ТМБ, част1 / Мктодички / ТМБ1_Практ1_Технологiчнiсть

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ І СПОРТУ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”

АНАЛІЗ І ВІДПРАЦЮВАННЯ КОНСТРУКЦІЇ ДЕТАЛІ НА ТЕХНОЛОГІЧНІСТЬ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання практичних і контрольних робіт з дисципліни

“ Технологія машинобудування, частина 1”

студентами базового напряму 6.050502 “ Інженерна механіка” усіх форм навчання

Затверджено на засіданні кафедри

“ Технологія машинобудування”,

протокол № ___ від ____________ р.

Львів – 2012

Аналіз і відпрацювання конструкції деталі на технологічність. Мето-

дичні вказівки до виконання практичних і контрольних робіт з дисципліни “ Технологія машинобудування, частина 1” студентами базового напряму 6.050502 “ Інженерна механіка” усіх форм навчання / Укладачі: І.І. Юрчишин, І.Є. Грицай – Львів: Вид-во Нац. ун-ту “ Львівська політехніка”, 2012. – 19 с.

Відповідальний за випуск: Юрчишин І.І., канд. техн. наук, доцент.

Рецензенти:

2

1.МЕТА РОБОТИ.

Метою роботи є навчити майбутніх фахівців проводити комплекс захо- дів, спрямованих на підвищення рівня технологічності проектованих виробів.

2.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ.

Упроцесі проектування конструкція деталі повинна бути якнайретель- ніше проаналізована з метою виявлення її недоліків за тими даними, які міс- тяться у кресленні та технічних вимогах, а також можливого покращення її технологічності.

Технологічність конструкції деталі – це сукупність властиво- стей її конструкції, які визначають пристосованість цієї деталі для досягнен- ня оптимальних витрат ресурсів (праці, засобів, матеріалів та часу) у проце- сах виготовлення, експлуатації та ремонту для заданих показників якості, об- сягу випуску та умов виконання робіт без шкоди для її службового призна- чення. Технологічність конструкції визначається технологічним контролем креслень та аналізом конструкції деталі (складальної одиниці).

Технологічний контроль креслень зводиться до їх ретельного вивчення. Робочі креслення оброблюваних деталей повинні містити всі необ- хідні дані, які давали б повну уяву про деталь, тобто усі проекції, розрізи й перетини, котрі абсолютно чітко й однозначно пояснюють конфігурацію де- талі і можливі способи отримання заготовки. Креслення деталі повинно міс- тити усі необхідні дані про матеріал деталі, термічне оброблення, масу тощо. На кресленні повинні бути вказані всі розміри з необхідними відхиленнями, необхідна шорсткість оброблюваних поверхонь, допустимі відхилення від правильних геометричних форм і взаємного розташування поверхонь.

Проставлення розмірів і допусків на кресленні деталі повинне:

1)відображати вимоги, які висуваються до цієї деталі, виходячи з її слу- жбового призначення;

2)забезпечувати можливість її виготовлення простими технологічними методами.

Виконання першої умови забезпечується виявленням розмірних зв’язків поверхонь деталі на основі розмірного аналізу вузла, другого – правильним вибором допусків для розмірів, які входять у складальні розмірні ланцюги, завдяки правильному вибору методу досягнення точності замикальної ланки.

3

Наприклад, попереднє проставлення розмірів вала (рис 1. а) виконується на основі розмірного аналізу вузла, у який входить ця деталь шляхом вибірки зі складальних розмірних ланцюгів поздовжніх розмірів, які належать валу. На рис. 1, б показано кінцеве проставлення розмірів деталі з числовими зна- ченнями і граничними відхиленнями, встановленими при проведенні розмір- ного аналізу вузла.

Рис. 1. Оптимізація проставлення поздовжніх розмірів деталі типу “ вал”.

Проставлення розмірів і допусків на робочих кресленнях деталей (фор- мування розмірних зв’язків поверхонь) вимагає диференційованого підходу, який виражається рядом основних правил, наведених нижче.

1.На кресленні обов’язково повинні проставлюватися розміри зєднань і розміри, які входять у розмірні ланцюги. Інші розміри проставляють, виходя- чи з умови забезпечення можливості виготовлення (див. рис. 1).

2.Проставлення на кресленнях розмірів деталей повинне забезпечувати отримання найкоротших складальних розмірних ланцюгів вузла, у яких кіль- кість складових ланок рівна кількості зєднуваних деталей.

3.Кількість розмірів на кресленні повинна бути достатньою для вигото- влення і контролю деталі. Для кожної деталі існує цілком визначена кількість розмірів, які складають її повну розмірну характеристику. Можна по-різному змінювати проставлення розмірів, але їх необхідна кількість для конкретної деталі є постійною.

4.Кожен розмір слід наводити на кресленні лише один раз.

5.Ланцюг розмірів на кресленні деталі не повинен бути замкненим. Роз- міри на кресленні складають подетальний розмірний ланцюг. Складові роз- міри цього ланцюга отримують на визначених технологічних переходах

4

(операціях). Замикальний розмір визначається у результаті виконання усіх технологічних переходів. У цьому розмірі накопичуються похибки складових розмірів, які виникають при виготовленні деталі. Тому замикальним розмі- ром вибирають найменш відповідальний розмір деталі, який на кресленні не проставляють, і подетальний розмірний ланцюг залишається незамкненим. Якщо замикальною ланкою є габаритний розмір, то його показують на крес- ленні як довідковий (див. рис. 1, б, розмір 110* мм). Довідкові розміри при виготовленні деталі не контролюють.

6. Проставлення розмірів повинне бути таким, щоб при виготовленні де- талі найточніший її розмір мав найменшу накопичену похибку. Для цього за- стосовують ланцюговий, координатний і комбінований методи проставлення.

При ланцюговому методі розміри проставляють послідовно (лан- цюгом) (рис. 2, а). При такому проставленні похибка отримання кожного розміру не залежить від похибок отримання попередніх розмірів, що є основ- ною перевагою цього методу. Тому його застосовують при проставленні роз- мірів на міжосьових розмірах, ступінчастих деталях тощо. При координа - тному методі розміри проставляють від однієї бази (рис. 2, б). Тому точ- ність будь-якого з координатних розмірів не залежить від точності виконання інших розмірів. Цим методом користуються, якщо необхідно точно розташу- вати елементи деталі відносно бази. Недоліком цього методу є деяке збіль- шення похибки між суміжними елементами деталі.

Комбінований метод проставлення розмірів є поєднанням ланцю- гового і координатного методів (рис. 2, в). Його використовують для змен- шення похибки відповідальних розмірів.

Рис. 2. Схеми розмірних ланцюгів, побудованих з використанням різних методів проставлення розмірів.

7. При проставленні розмірів необхідно враховувати технологію оброб- лення деталі, зокрема призначення і використання технологічних баз. У цьо- му контексті слід пам’ятати і про те, що зміна характеру виробництва (на- приклад, заміна універсального металорізального устаткування на спеціальне

5

з автоматичним отриманням заданого розміру) у більшості випадків також викликає зміну технологічних баз.

8.На кресленні розміри повинні бути проставлені так, щоб вони безпо- середньо отримувалися в процесі оброблення деталі без зміни технологічних баз і перерахунку допусків. При будь-якій початково заданій на кресленні си- стемі розмірів у процесі розроблення технологічного процесу чи його здійс- ненні бази проставлення розмірів можуть змінюватися відповідно до прийня- того методу оброблення деталі і технологічних баз. Проте за необхідності збереження заданих на кресленні допусків це завжди призводить до змен- шення допусків на оброблення. Технологічнішим у цьому випадку є простав- лення розмірів, яке передбачає умови виконання технологічного процесу і тим самим усуває необхідність оброблення деталі по суттєво зменшених тех- нологічним допусках.

9.Розміри, які визначають віддалі між необроблюваними поверхнями, повинні замикатися між собою, утворюючи окремі подетальні ланцюги, які не містять інших розмірів.

Для деталей, які містять необроблювані поверхні, розрізняють дві сис- теми розмірів: вихідної заготовки (сукупність розмірів, які зв’язують необро- блювані поверхні), і деталі (сукупність розмірів, які зв’язують оброблювані поверхні). У зв’язку з цим розміри, які визначають геометричні параметри таких деталей, можуть зв’язувати:

1)дві необроблювані поверхні;

2)дві оброблювані поверхні;

3)оброблювану поверхню з необроблюваною.

Розміри першого виду утворюють систему розмірів вихідної заготовки, другого – систему розмірів деталі, третього – координують обидві системи одна відносно одної. Побудова кожної з вказаних систем підпорядковується загальним принципам проставлення розмірів. При проставленні розмірів тре- тього виду необхідно також враховувати послідовність різних стадій вигото- влення деталі.

Системи розмірів необроблюваних і оброблюваних розмірів повинні зв’язуватися одним розміром по кожній координатній осі. Зв’язувати окремими розмірами оброблювану і необроблювану поверхні допускаєть- ся лише у тому випадку, коли останню планується використовувати як технологічну базу.

6

Приклад. Проаналізувати різні варіанти проставлення розмірів на крес- ленні литої деталі, показаної на рис. 3.

г) д) е)

Рис. 3. Схеми проставлення розмірів, які визначають віддалі між необроблю- ваними поверхнями.

Проставлення розмірів на рис. 3, а невірне, оскільки віддаль між оброблюва- ними поверхнями, зв’язаними з необроблюваними сумою розмірів 15; 175 і 10 мм, у цьому випадку коливається у широких межах через коливання розмірів необроблю- ваних поверхонь. Така ж помилка допущена на рис 3, б, де віддаль між оброблюва- ними поверхнями задана сумою розмірів 185 і 15 мм.

При проставленні розмірів відповідно до рис. 3, в, віддаль між оброблюваними поверхнями (200 мм) витримується у межах допуску на механічне оброблення. По- милка полягає у тому, що необроблювані поверхні зв’язані з суміжними оброблю- ваними (розміри 15 і 10 мм). Витримати таку координацію практичну неможливо. Положення необроблюваних поверхонь коливається у межах точності лиття, а з ним коливається і віддаль до оброблюваних поверхонь.

На рис. 3, г помилка посилюється тим, що товщина горизонтальної стінки (за- дана безпосередньо розміром 5 мм) визначається висотою внутрішньої порожнини, яка задана відносно оброблюваної нижньої поверхні (розмір 185 мм). Таким чином вводиться ще одне джерело похибки, і товщина стінки коливатиметься у широких межах.

7

При проставленні розмірів відповідно до рис. 3, д, положення нижньої оброб- люваної поверхні задано двома розмірами від необроблюваної поверхні (розміри 190 і 15 мм). Витримати таку координацію практично неможливо.

Рис. 3, е відповідає правильному проставенню розмірів. У цьому випадку чор- новою базою вибрано необроблювану поверхню фланця. З нею розміром 15 мм зв’язана технологічна база. З останньою розміром 200 мм зв’язана оброблювана верхня поверхня, яка в свою чергу координується від бази заготовки (розмір 175 мм) і від верхньої поверхні (товщина верхньої стінки – розмір 5 мм). Віддаль між верх- німи оброблюваними і необроблюваними поверхнями стає замикальною ланкою розмірного ланцюга і служить компенсатором відхилень розташування поверхонь, отримуваних на заготівельній операції.

Загальними вимогами до технологічності конструкції деталі є такі:

1)конструкція деталі повинна складатися зі стандартних й уніфікованих конструкційних елементів;

2)фізико-хімічні та механічні властивості матеріалу деталі, її форма та розміри, а також параметри її точності та шорсткості повинні відповідати вимогам технології виготовлення;

3)деталь повинна мати просту і правильну геометричну форму, що поле- гшує її базування в процесі механічного оброблення, а також спрощує процес отримання заготовки;

4)деталь повинна бути виготовлена зі стандартної чи уніфікованої заго-

товки;

5)показники базових поверхонь (точність та шорсткість) деталі повинні забезпечувати точність встановлення, оброблення та контролю;

6)конструкція деталі повинна забезпечувати можливість застосування типових технологічних процесів її виготовлення;

7)деталь повинна мати стандартні базові поверхні для початкового та подальшого оброблення;

8)оброблення поверхонь деталі за можливості повинно забезпечуватися напрохід і допускати застосування високопродуктивного устаткування;

9)конструкція деталі повинна дозволяти використання граничних каліб- рів для контролю поверхонь та не вимагати застосування унікальних вимірю- вальних пристроїв та інструментів.

Окрім аналізу конструкції деталі на технологічність необхідно провести ще й відпрацювання її на технологічність, яке полягає в тому, що у конструк- цію деталі вносять зміни, котрі дають можливість зменшити собівартість її виготовлення. Якщо таких змін не можна зробити, то визначають елементи,

8

котрі виконано у різних нетехнологічних варіантах, обов’язково вказуючи, чому ці варіанти є нетехнологічними.

Види та показники технологічності конструкції деталей наведені у ГОСТ 14.205-83, а правила забезпечення їх технологічності – у ГОСТ 14.204-83. Оцінку технологічності конструкції необхідно провести за якісними та кількісними показниками.

Якісна оцінка базується на інженерно-візуальних методах і визнача- ється такими показниками: добре-погано, припустимо-неприпустимо тощо.

Якісна оцінка полягає у перевірці відповідності конструкції деталі вимо- гам, які забезпечують її технологічність під час отримання заготовки, механі- чного оброблення та складання виробу. При цьому доцільно використовувати рекомендації щодо технологічності конструкції виробів та окремих деталей, наведені у довідковій літературі, наприклад, [5 (т. 5), 6 (т. 2), 7 тощо].

Вимоги, які забезпечують технологічність конструкції заготовки, отри- маної різними способами лиття, листового чи об’ємного штампування тощо, відрізняються змістом i обсягом. Нижче наведено деякі з основних рекомен- дацій для заготовок, отриманих литтям, штампуванням i куванням.

Литі заготовки з чавуну та сталі повинні відповідати таким вимогам:

1)форма заготовки повинна мати конфігурацію, наближену до деталі, високу розмірну точність, мінімальні припуски на механічне оброблення, ма- лу шорсткість поверхонь;

2)конструкція заготовки повинна мати просту зовнішню форму: без гос- трих кутів i заокруглень, високих ребер i виступів, а також мінімальну кіль- кість внутрішніх порожнин;

3)виливок по можливості повинен передбачати мінімальне механічне оброблення, мати відповідні технологічні ухили для забезпечення виймання модельного комплекту з форми; стінки повинні бути оптимальної товщини залежно від обраного способу лиття; товщина усіх стінок повинна бути одна- ковою без різких переходів від тонких частин до товстих.

Основні вимоги до заготовок, отриманих штампуванням та куванням:

1)заготовки не повинні мати різких переходів у поперечних перетинах; площа поперечних перетинів по довжині деталі не повинна змінюватися бі- льше трьох разів;

2)виступи та ребра не повинні розміщуватися близько один від одного;

3)бобишки, в яких повинні свердлитися отвори, для забезпечення міні- мальної товщини стінки повинні бути овальними у напрямі зміщення отворів;

9

4)на деталях з двома i більше бобишками, у яких важко визначити на- прям зміщення, діаметри бобишок повинні бути такими, щоб одержати мак- симально допустимий розмір стінки.

5)штамповані заготовки повинні мати відповідні ухили для забезпечен- ня виймання їх зі штампів; значення ухилів для зовнішніх поверхонь при- ймаються 1:10 – 1:7, для внутрішніх – 1:7 – 1:5 ( при підвищеній точності за- готовки значення ухилу приймають меншими).

Вимоги щодо забезпечення технологічності конструкції деталей, які під- лягають механічному обробленню, залежать від типу деталі та її геометрич- ної форми. Нижче наведено загальні рекомендації для проведення аналізу технологічності окремих класифікаційних груп деталей.

Для корпусних деталей визначають:

1)чи допускає конструкція оброблення площин напрохід і що заважає такому виду оброблення;

2)чи є можливість одночасного оброблення отворів на багатошпинде- льних верстатах з урахуванням відстаней між осями цих отворів;

3)як форма отворів та взаємне їх розташування дозволяє оброблювати ці отвори: напрохід з одного установу чи з двох боків;

4)чи є вільний доступ інструменту до оброблюваних поверхонь;

5)чи потрібне оброблення торців маточин з внутрішніх сторін виливка і чи можна усунути таке оброблення;

6)чи є глухі отвори і чи можна їх замінити наскрізними;

7)чи наявні оброблювані площини, котрі розташовані не під прямим ку- том, і чи можна їх замінити площинами, розташованими паралельно чи пер- пендикулярно одна до одної;

8)чи наявні отвори, котрі розташовані не під прямим кутом до площини входу і виходу, і чи можлива зміна цих елементів;

9)чи достатня жорсткість деталі, чи не обмежує вона режими різання; 10) чи наявні в конструкції деталі достатні за розмірами і відстанями ба-

зові поверхні; якщо ні, то яким чином слід вибрати допоміжні бази;

11)чи нема в конструкції внутрішньої різі великого діаметру і чи можли- во замінити її іншими конструктивними елементами;

12)наскільки простий спосіб отримання заготовки (виливка), чи прави- льно вибрані елементи конструкції, які обумовлюють виготовлення заготов- ки;

Для валів вказують:

1) чи можна обробити поверхні прохідними різцями;

10