4. Технологичность конструкции машин. Отценка технологичности. Отработка конструкции на техно-ть.

При разработке технологического процесса изготовления детали, из исходной, или предварительно подготовленной заготовки, необходимо знать возможности той или иной технологии и технологические свойства материала, то есть технологичность процесса и материала. Работоспособность детали зависит от качества конструкционного материала, из которого она изготовлена. Материал, предназначенный для изготовления деталей, оценивается техническими и технологическими характеристиками, а изготовление деталей - экономическими. Первые оценивают пригодность материала, вторые - условия его обработки при изготовлении конструкции, третьи - стоимость, как самого материала, так и его обработки. Технологические свойства металлов - это часть их общих физических и химических свойств. Знание этих свойств позволяет более обоснованно проектировать и изготовлять детали с улучшенными для данного металла (сплава) качественными показателями. К технологическим свойствам металлов относятся текучесть, пластичность, свариваемость, способность к упрочнению и обработке резанием. Изготовляют детали машин литьем, обработкой давлением (ковкой или штамповкой), сваркой, обработкой резанием либо комбинацией указанных способов.

Технологический процесс - часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда (ГОСТ 3.11099-85). Технологическим процессом ковки или горячей объёмной штамповки называют совокупность целенаправленных действий, непосредственно связанных с изменением размеров, формы и свойств исходной заготовки от момента поступления металла в обработку до получения готовой поковки. Данные технологические процессы состоят из ряда операций. Под технологичностью детали, получаемой штамповкой, следует понимать такое сочетание основных элементов ее конструкции, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное изготовление детали при соблюдении технических и эксплутационных требований к ней. Любая деталь машины, как и любой инструмент, должны обладать определенными, в зависимости от условий работы, механическими свойствами (прочностью, упругостью, пластичностью). Поэтому, технический документ (рабочий чертеж) детали должен учитывать в ее конструкции как требования, связанные с назначением и условиями эксплуатации изделия, так и требования технологичности. И, в частности, предусматривать возможность получения заготовки штамповкой, как наиболее эффективного и экономичного метода. Основными видами получения заготовок обработкой металлов давлением для последующего изготовления деталей операциями резания являются: ковка и штамповка, причем, последняя подразделяется на объемную и листовую. Кроме того, обработку давлением используют в технологических процессах производства деталей с их помощью на обработанных заготовках выполняют завершающие операции поверхностной пластической деформации, а также раскатку, накатку резьбы, зубьев и шлицев, и ремонтные работы при восстановлении деталей, вышедших из строя. Ковка - придание заготовке нужной формы за счет постепенного обжима ее по частям, путем неоднократного нанесения ударов по заготовке деформирующим инструментом, бойками.

Штамповка (объемная и листовая) - это деформирование материала исходной заготовки в специальной оснастке (штампе), которая обеспечивает заданные фиксированные размеры по трем осям. Штамповка - это формообразование поковки в полостях штампа, называемых ручьями. Каждый штамп состоит не менее чем из двух частей.

Из всех операций ОМД штамповка находит наиболее широкое применение в промышленности. Под возможностью штамповки понимают способность материала подвергаться различным формоизменяющим операциям при обработке давлением, без разрушения и без ухудшения его эксплутационных свойств. О возможности материалов подвергаться штамповке можно судить по результатам испытаний механических свойств, выявляемых при растяжении стандартных образцов. Такими свойствами являются предел прочности ?u, предел текучести ?y, относительное удлинение ? и равномерное удлинение до появления шейки ?равн. Чем меньше ?y,?u и их отношение ?y/?u, тем больше ? и ?равн и тем выше технологические свойства и возможность штамповки материала. Однако только эти параметры не достаточно полно характеризуют возможности штамповки материалов и их уточняют путем комплекса технологических испытаний, моделирующих конкретные операции штамповки. Возможность штамповки металлов в значительной степени зависит от структуры металла и текстуры деформации зерен кристаллов. Степень предварительного упрочнения и вид термообработки также сказываются на возможности штамповки. Первый, из указанных признаков, особенно важен для листовой штамповки, при которой получают детали, характеризуемые высокой точностью, и часто детали, полученные листовой штамповкой, не требуют дальнейшей механической обработки в отличие от заготовок деталей, полученных другими способами.

5. Выбор заготовок и способа изготовления.

В ремонтной практике наибольшее распространение получили следующие виды заготовок.

Отливки из чугуна, стали, цветных металлов и их сплавов. Отливки применяют для изготовления фасонных деталей (рамы, картеры, шкивы, фланцы, кронштейны и т. п.) в зависимости от характера производства, конструктивных форм деталей, их материала и назначения.

Литые заготовки получают: – отливкой в земляных формах по деревянным или металлическим моделям; такое литье невысокой, точности применяют в индивидуальном и мелкосерийном производстве; – в постоянных металлических формах (кокили) изделия с хорошими механическими свойствами и точными размерами (0,3…0,6 мм); центробежной отливкой для деталей, имеющих форму тел вращения (гильзы, втулки, кольца и т.п.); – отливкой под давлением для мелких деталей из цветных металлов и сплавов, имеющих сложную конфигурацию,— отливки с точностью 0,1…0,01 мм; – отливкой в формы по выплавляемым моделям для мелких и средних по размеру деталей с высокой степенью точности.

Для отливки ответственных и сложных деталей используют заготовки в оболочковых (корковые) формах, получаемые погружением разрезной металлической модели, подогретой до 200…250°С, в смесь, состоящую из песка и термореактивной смолы (пульвербакелита).

Поковки — наиболее распространенный вид заготовок для стальных деталей. На ремонтных предприятиях небольшие поковки получают свободной ковкой, поэтому они имеют значительные припуски на обработку. Использование поковок в качестве заготовок обусловлено тем, что ковкой достигается не только нужная форма деталей, но также улучшаются структура металла и его механические свойства.

Штампованные заготовки получают в штампах, близко соответствующих форме готовой детали. По сравнению с ковкой штампование более производительно и обеспечивает при меньшей стоимости заготовок более высокую точность. На ремонтных предприятиях наиболее часто применяют ковку в подкладных штампах, листовую штамповку и высадку.

Прокат применяют в качестве заготовок для тех деталей, форма и размер которых соответствуют его профилю (круглый, квадратный, шестигранный). Это сокращает расход металла и труда для получения окончательных размеров детали.

При составлении технологического процесса учитываются вид и место термической обработки детали. Вид термической обработки зависит от материала заготовки и его назначения, например для снятия внутренних напряжений в заготовке и улучшения ее обрабатываемости, а также для получения физико-механических свойств готовой детали, соответствующих техническим условиям на изготовление.

Для улучшения обрабатываемости и снятия внутренних напряжений в заготовке применяют нормализацию, обжиг, улучшение, старение. Эти виды термической обработки обычно применяются перед механической обработкой, хотя иногда (особенно улучшение) могут применяться после черновой обработки. Улучшение физико-механических свойств детали достигается общей закалкой, поверхностной закалкой, химико-термической обработкой (цементация, азотирование и т.п.). Эти виды термической обработки обычно применяются перед отделочной (абразивной) операцией.

Заготовка подвергается механической обработке. Последовательно снимая металл, ей придают форму, размеры и качество определенной детали. Слой металла, снимаемый с заготовки в процессе механической обработки для получения детали, соответствующей чертежу, называют припуском на обработку. Завышенные припуски ведут к увеличению трудоемкости обработки, большей затрате металла, а в итоге к повышению себестоимости детали. Уменьшение припуска дает экономию металла, снижает трудоемкость и стоимость изготовления. Недостаточные припуски влекут к невозможности удаления поверхностных дефектов детали, получения необходимой точности и шероховатости поверхностей. Недостаточные припуски, как правило, приводят к росту брака, а следовательно, к повышению себестоимости продукции.

Таким образом, назначение правильных (оптимальных) припусков на обработку и допусков на размеры заготовок является одной из основных задач при проектировании технологического процесса.

Припуски различают общие и промежуточные (межоперационные). Общим припуском называют слой материала, необходимый для выполнения всех технологических переходов, обеспечивающих обработку данной поверхности— от черновой заготовки до готовой детали. Общий припуск определяется разностью размеров черновой заготовки и готовой детали или суммой межоперационных припусков.

Так как при изготовлении заготовок и их механической обработке размеры не могут быть точно выдержаны, то возникает необходимость ограничить отклонения от заданных размеров заготовок и точность обработки поверхностей на промежуточных операциях. Такие отклонения устанавливают с помощью операционных допусков. Общий припуск и припуски на обработку поверхностей в какой-либо операции изменяются на величину допуска предшествовавшей операции. Например, припуск, снимаемый при черновой обработке, может колебаться на величину допуска на изготовление заготовки, а припуск на чистовую обработку — на величину допуска черновой обработки (рис. 2).

Припуски на механическую обработку и допуски на размеры заготовки зависят от материала обрабатываемой детали, ее размеров и формы, способа изготовления заготовки и других факторов.

Припуск должен быть минимальным для того, чтобы уменьшить отходы металла, превращаемого в стружку, снизить трудоемкость операций и повысить производительность труда. Однако припуск должен быть достаточным, чтобы получить нужную форму, требуемые размеры при хорошем качестве обработанных поверхностей.

По минимальным припускам получают заготовки в крупносерийном и массовом производствах, где более совершенные методы выполнения заготовок могут обеспечить меньшие погрешности в размерах и формах деталей. С этой целью заготовки делают по минусовым (наименьшим) допускам. В условиях индивидуального производства чаще используются максимальные припуски.

Рис. 2. Схема расположения припусков и допусков на обработку детали

Для индивидуального производства припуск выбирается по таблицам, приведенным в соответствующих технических справочниках. Для серийного и массового производства он рассчитывается по формулам.

Выбор заготовки детали имеет весьма большое значение для определения наиболее экономичной технологии ее механической обработки. От правильного выбора заготовки — ее формы, припусков на обработку, твердости материала и т. д — обычно зависит число операций, трудоемкость обработки, а в итоге стоимость изготовления детали в целом.

Если заготовка достаточно точна и имеет только необходимые припуски на обработку, то механическая обработка таких деталей минимальна по трудоемкости и стоимости. Однако для изготовления таких заготовок требуется сложное и дорогостоящее оборудование. Более грубые и сравнительно неточные заготовки с большими припусками проще и дешевле, однако это приводит к удорожанию механической обработки и требует большего времени на изготовление. Поэтому при выборе заготовки стремятся ее форму и размеры по возможности приблизить к форме и размерам готовой детали и одно-временно избежать неоправданного усложнения заготовки.

При разработке технологии изготовления детали необходимо учитывать, что в массовом производстве получают наиболее точные заготовки на современном высокопроизводительном оборудовании, а в индивидуальном и мелкосерийном производстве использование высокопроизводительного оборудования для заготовок экономически не оправданно, поэтому заготовки следует получать обычным, более простым способом.

Выбирая заготовку детали, необходимо учитывать: – конфигурацию заготовки, ее размеры и массу; – материал заготовки, который отвечал бы назначению детали, с учетом ее прочности, износостойкости, физико-химических свойств, структуры и т. п.; – направление волокон металла, определяемое обработкой поковок; – точность выполнения и качество поверхности заготовок; – число заготовок в партии.

При изготовлении деталей из сортового материала выбор заготовки значительно упрощается, в основном к подбору размеров сечения и точности сортового материала— допусков на размеры.