Технология машиностроения Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова 2012 icon

Технология машиностроения Бийск Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова 2012



Смотрите также:
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18
^

3.3.2.3 Комбинированные методы и метод порошковой

металлургии


Комбинированные методы применяют для изготовления крупных и сложных заготовок ответственных машин: станин крупных прессов и станков, корпусов паровых турбин низкого давления, сложных по конструкции корпусов. Такие заготовки разделяют на отдельные простые элементы, которые отливают, штампуют, вырезают газовой резкой или другими методами, обрабатывают по сопрягаемым
поверхностям и соединяют сваркой в одну крупную и сложную заготовку. Иногда предварительно обработанные резанием заготовки устанавливают в форму и заливают расплавом металла, получая заготовки средних размеров. Это позволяет изготавливать отдельные элементы конструкции из материалов с заданными свойствами. Применение литосварных, штампосварных, предварительно обработанных элементов и залитых в одной форме заготовок позволяет снизить трудоемкость механической обработки на 20–40 % и уменьшить расход металла на 30 %.

^ Методом порошковой металлургии изготавливают заготовки различных составов со специальными свойствами. Применение метода для производства заготовок конструкционного назначения оправдано лишь значительным эффектом. Технология получения заготовок методом порошковой металлургии включает следующие основные этапы: подготовку порошков исходных материалов; прессование заготовки подготовленной шихты в специальных пресс-формах; термическую обработку, обеспечивающую окончательные физико-механические свойства материала.

Достоинством порошковой металлургии является возможность изготовления заготовок из тугоплавких материалов, псевдосплавов (медь–вольфрам, железо–графит), пористых материалов для подшипников скольжения.

Метод порошковой металлургии позволяет изготавливать заготовки, требующие только отделочной механической обработки. Так, зубчатое колесо сателлита редуктора автомобиля, полученное методом порошковой металлургии, обеспечивает зубчатое зацепление седьмой степени точности и посадочный внутренний диаметр по квалитету 7. Это позволяет использовать его без последующей механической обработки. Типовыми деталями из порошков являются зубчатые колеса, кулачки, звездочки, ограничители, храповики, втулки и др.

Экономичность метода порошковой металлургии проявляется при достаточно больших объемах производства из-за высокой стоимости технологической оснастки и исходных материалов. Практикой установлено, что при массе заготовок от 30 до 50 г и программе выпуска менее 10000 шт./год в большинстве случаев невыгодно изготавливать заготовки методом порошковой металлургии.

Сопоставительный анализ натуральных показателей по сравниваемым вариантам технологического процесса получения заготовки позволяет более полно охарактеризовать их отдельные преимущества и недостатки.

Пример. Необходимо выбрать способ получения заготовки корпуса цепной коробки скоростей из серого чугуна СЧ20 (см. рису-нок 3.4б) в условиях крупносерийного производства. Метод изготовле-ния – литье.

На основании анализа конструкции детали по чертежу, учебной и справочной литературы отбираем два способа изготовления отливки корпуса: литье в песчано-глинистые и оболочковые формы и определяем для сравниваемых вариантов величины приведенных затрат
(см. таблицу 3.2).

По минимуму приведенных затрат предпочтителен вариант получения заготовки корпуса цепной коробки передач литьем в оболочковые формы на основе кварцевого песка.

Эскиз заготовки с основными размерами, припусками, допусками и техническими требованиями располагают в левом верхнем углу первого листа технологических эскизов механической обработки (рису-нок 3.11).




Рисунок 3.11 – Эскиз заготовки корпуса цепной коробки скоростей: материал отливки – чугун СЧ20; отливка класса точности 1; неуказанные литейные радиусы 3–5 мм; литейные уклоны 1–3
^

3.4 Выбор вида технологического процесса


В зависимости от условий производства и назначения применяют различные виды и формы ТП. Вид определяется количеством изделий, охватываемых процессом (одно изделие, группа однотипных или разнотипных изделий).

Единичные ТП разрабатывают для оригинальных изделий, которые не имеют общих конструктивных и технологических признаков с изделиями, ранее изготавливаемыми на предприятии.

Унифицированные ТП создают для группы изделий, характеризующихся общностью конструктивных и технологических признаков. Унифицированные процессы подразделяют на типовые и групповые.

Типовой ТП характеризуется общностью содержания и последовательности большинства технологических операций группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

Групповой ТП состоит из комплекса групповых технологических операций и представляет собой процесс обработки заготовок различной формы на специализированных рабочих местах в последовательности изготовления определенной группы изделий. Процесс изготовления может идти при общей наладке и частичных подналадках оборудования для отдельных заготовок из группы. Групповой ТП может
состоять из одной групповой операции. Групповая технологическая операция характеризуется общностью используемого оборудования, технологической оснастки и наладки при незначительных подналадках средств технологического оснащения (СТО).

Перспективный ТП – процесс, соответствующий современным достижениям науки и техники, методы и средства осуществления которого полностью или частично предстоит освоить на предприятии.

Рабочий ТП – процесс, выполняемый по рабочей технологической или (и) конструкторской документации. Рабочий ТП разрабатывают только на уровне предприятия для изготовления или ремонта конкретного предмета производства. Рабочие процессы создают по унифицированным, перспективным или единичным ТП, которые используют в качестве информационной базы.

Комплексный ТП – процесс, в состав которого включены не только технологические операции, но и операции по перемещению, контролю и очистке обрабатываемых заготовок. Комплексные ТП разрабатывают при создании автоматических линий и гибких автоматизированных производственных систем.

Разработка ТП механической обработки имеет целью дать подробное описание процессов изготовления детали с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого варианта из возможных. В результате составления технологической документации инженерно-технический персонал и рабочие получают необходимые данные и инструкции для реализации разработанного ТП на предприятии. Технологические разработки определяют необходимые
средства производства для выпуска изделий (оборудование и СТО, режущий и контрольный инструмент), трудоемкость и себестоимость изготовления изделий. Все это служит основой для организации снабжения основными и вспомогательными материалами, календарного планирования, технического контроля, инструментального и транспортного обеспечения, а также для определения производственных площадей, потребных энергетических ресурсов, рабочей силы.

ТП разрабатывают при проектировании новых и реконструкции существующих заводов, а также при организации производства новых объектов на действующих предприятиях или коррекции процесса изготовления уже освоенной продукции при конструктивных усовершенствованиях последней. При организации производства новых объектов на действующих заводах разработка ТП предшествует подготовительным и организационным работам.
^

3.5 Выбор технологических баз и схем базирования заготовок


Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность линейных размеров относительного положения поверхностей, получаемых в процессе обработки, выбор режущих и измерительных инструментов, станочных приспособлений, производительность обработки.

Перед обработкой заготовки на станках необходимо выполнить процедуру ее базирования и закрепления, другими словами – установку заготовки. Выбор схем установки заготовки неразрывно связан с маршрутом ее изготовления, и для такого выбора следует ясно представлять общий (укрупненный) план обработки заготовки.

На последующих этапах проектирования маршрут детализируют, развивают и уточняют. Исходными данными при выборе схем установки являются рабочий чертеж детали, чертеж заготовки, технические требования на изготовление детали и заготовки, степень автоматизации ТП. Сначала выбирают технологические базы и принципиальную схему установки, которые определяются геометрической формой детали и заготовки, расположением обрабатываемых поверхностей и их координатной (размерной) увязкой между собой и по отношению к необрабатываемым поверхностям.

При этом необходимо учитывать следующие обстоятельства:

1) возможность подвода режущего инструмента к поверхностям, подлежащим обработке, и желательно ко всем таким поверхностям;

2) удобство установки и снятия заготовки;

3) надежность и удобство ее закрепления в выбранных местах приложения сил закрепления;

4) исключение деформации изгиба заготовки от выбранной схемы ее закрепления.

В зависимости от геометрической формы заготовки применяют различные схемы установки, отличающиеся между собой формой и расположением технологических баз, числом опорных точек на каждой из них, числом лишаемых степеней свободы и схемой закрепления заготовки. Выбор схемы установки заготовки облегчается использованием типовых схем базирования. Рассмотрим их более подробно.

^ Установку на плоскости (рисунок 3.12а, б, в) применяют при обработке заготовок станин, корпусов, плит, рам, кронштейнов. При этом заготовку можно базировать на три взаимно перпендикулярные плоскости по схеме (см. рисунок 3.12а ), лишив ее шести степеней свободы, что обеспечивает, в свою очередь, автоматическое получение размеров х, у, z по трем направлениям осей системы координат.

Здесь и далее в приведенных формулах схем базирования:

П – плоскость заготовки;

ПВ – внутренняя поверхность вращения заготовки;

ПВН – наружная поверхность вращения заготовки;

ПЗ – поверхность зубчатая; индексы поверхностей соответствуют номерам, присвоенным этим поверхностям; показатели степени при символах поверхностей показывают число лишаемых степеней свободы заготовки соответствующей поверхностью;

 () – знак, указывающий требование перпендикулярности (параллельности) плоскостей, осей поверхностей вращения или плоскости и оси поверхности вращения.

Если заготовку ориентировать по двум взаимно-перпендикулярным плоскостям по схеме (см. рисунок 3.12б), то, лишив ее пяти степеней свободы, можно обеспечить автоматическое получение размеров х, у по двум направлениям. Когда же при обработке, например, плоскости на фрезерном станке, необходимо автоматически выдержать один размер, заготовку базируют на одну плоскость
(см. рисунок 3.12в) по схеме П3.





Рисунок 3.12 – Типовые схемы установки заготовок


Установку заготовок на наружную поверхность вращения и перпендикулярную к ее оси плоскость (рисунок 3.12г, д, е) осуществляют при обработке заготовок деталей типа «тело вращения»: валов, осей, штоков, поршней, плунжеров и т.п. Для заготовок, обрабатываемых на токарных и круглошлифовальных станках, вращающихся относительно продольной оси, применяют установку в патроны (см. рисунок 3.12г) по схеме ПВН4П1, лишая их по наружной поверхности вращения четырех степеней свободы и еще одной по плоскости. Заготовки, не имеющие вращения при обработке, базируют по наружным поверхностям вращения в призмах (см. рисунок 3.12д) по схеме ПВН4П1 или во втулках по схеме ПВН2П3 (см. рисунок 3.12е).

Установку на внутреннюю поверхность вращения и перпендикулярную к ее оси плоскость (рисунок 3.12ж, з) выполняют при обработке заготовок деталей типа «тело вращения» с главным центральным отверстием: втулок, гильз, стаканов, обечаек, рубашек дисков с отверстиями, колец и др. При обработке вращающихся заготовок их размещают в патронах с кулачками враспор по отверстию, на оправках
с раздвижными элементами или на оправках с натягом (см. рису- нок 3.12ж), реализуя схему ПВ4П1.

В том случае, когда заготовку надевают на оправку или палец с зазором, закрепляя ее силой вдоль оси (см. рисунок 3.12з), формула схемы установки будет П3ПВ2 (отличается от предыдущей).

^ Установку на два отверстия, с параллельными осями, и перпендикулярную им плоскость (рисунок 3.12и) применяют при обработке заготовок станин, корпусов, рам, плит, опор, подшипников, кронштейнов, шатунов и др. Формула схемы имеет вид: П3(ПВ1| |ПВ2)3.

Эта схема весьма удобна, так как она лишает заготовку шести степеней свободы и позволяет выдерживать размеры автоматически во всех направлениях. Схему широко применяют при обработке заготовок корпусных деталей на универсальных станках и автоматических линиях, поскольку два технологических базовых отверстия с параллельными осями несложно выполнить в случае их отсутствия в конструкции детали. По данной схеме устанавливают в рабочих позициях автоматических линий приспособления-спутники.

^ Установку на наружные цилиндрические поверхности с пересекающимися осями (см. рисунок 3.12к) выполняют при обработке заготовок тройников, крестовин, задвижек, патрубков и тому подобных
деталей на фрезерных, сверлильных, расточных, агрегатных многошпиндельных станках. В качестве основных установочных элементов используют призмы, осуществляя схему ПВН41  ПВН22 и лишая заготовку шести степеней свободы (см. рисунок 3.12к).

^ Установка на внутренние цилиндрические поверхности с пересекающимися (скрещивающимися) осями (рисунок 3.12л) может быть применена при обработке заготовок станин, корпусов, рам, кронштейнов, опор на фрезерных, сверлильных, расточных и агрегатных станках. Если база – замкнутое отверстие, выполняют регулируемые и самоустанавливающиеся опоры, если же база – незамкнутое отверстие, используют также и жесткие опоры, реализуя схему ПВН41 ПВН22.

^ Установку на центровые отверстия (рисунок 3.12м) осуществляют при обработке заготовок валов, осей, штоков, поршней, плунжеров и других тел вращения на токарных, круглошлифовальныx и других станках, а также при обработке заготовок на центровых оправках. В качестве установочных элементов и приспособлений применяют центры (и полуцентры) различных конструкций и уровня точности. Для повышения точности базирования в осевом направлении используют плавающие центры, осуществляющие схему (ПB1–ПВ2)4П1 (см. рисунок 3.12м).

^ Установку на конические фаски (схема (ПB1–ПВ2)4) применяют при изготовлении на токарных, круглошлифовальных и других станках полых деталей с внутренними фасками и деталей малых диаметров с наружными фасками, используя для последних обратные центры (см. рисунок 3.12н).

^ Установку на зубчатые поверхности и торец (схема ПЗ3П3) осуществляют при шлифовании осевых отверстий заготовок цилиндрических и конических зубчатых колес (рисунок 3.12п). В качестве установочных элементов применяют три ролика для прямозубыx цилиндрических колес и шесть шариков (по два в каждую впадину) для цилиндрических колес со спиральным зубом и конических колес. При использовании роликов и шариков применяют самоцентрирующие патроны мембранного и клинового типов.

В зависимости от сложности изготавливаемой детали возможны несколько вариантов базирования:

а) заготовку базируют на черные (необработанные) поверхности и при одной установке (за одну операцию) выполняют ее полную обработку. Вариант характерен для относительно простых деталей, обрабатываемых на станках-автоматах и агрегатных станках, а также для более сложных деталей, обрабатываемых в приспособлениях-спутниках автоматических линий и на станках с ЧПУ типа «обрабатывающий центр»;

б) заготовку базируют на черные поверхности, производя обработку поверхностей, которые далее используют как чистые несменяемые базы. Этот вариант приемлем для более сложных деталей, обработку заготовок которых выполняют за несколько установок;

в) вариант аналогичен предыдущему за исключением того, что перед последним этапом ТП принятые чистые технологические базы подвергают повторной (отделочной) обработке. Вариант характерен для деталей повышенной точности;

г) заготовку базируют на различные последовательно сменяе-
мые чистые (обработанные) поверхности. Часть этих поверхностей
обрабатывают при установке заготовки на черные базы, остальные поверхности – с установкой на чистые базы. Выполнение некоторых операций возможно с одновременным базированием на черные и чистые поверхности. Этот случай (нежелательный) может встретиться при изготовлении деталей с особыми требованиями;

д) заготовку базируют на несколько сменяемых баз, которые повторно обрабатываются. Например, предварительное и чистовое шлифование планки на магнитной плите с последовательным перевертыванием для обработки каждой ее стороны.

В основе выбора технологических баз также лежат следующие общие принципы [21]:

а) при обработке заготовок, полученных литьем или штамповкой, необработанные поверхности можно использовать в качестве баз только на первой операции;

б) при обработке у заготовок всех поверхностей в качестве технологических баз для первой операции целесообразно использовать поверхности с наименьшими припусками, тем самым снизив вероятность появления «чернот» при дальнейшей обработке;

в) у заготовок, не все поверхности которых обрабатываются, в качестве технологических баз на первой операции используют поверхности, которые вообще не обрабатываются, это обеспечивает наименьшее смещение обработанных поверхностей относительно необработанных;

г) базы, используемые на операциях окончательной обработки, должны иметь наибольшую точность (по линейным и угловым размерам, геометрической форме и шероховатости);

д) при отсутствии у заготовки надежных технологических баз можно создать искусственные базы, например, в виде бобышек, приливов, технологических и центровых отверстий, изменив при необходимости конструкцию заготовки;

е) выбранные технологические базы совместно с зажимными устройствами должны обеспечивать правильное базирование и надежное закрепление заготовки, гарантирующее неизменность ее положения во время обработки, а также простую конструкцию приспособления, удобство установки и снятия обработанной заготовки;

ж) при назначении технологических баз необходимо, чтобы они совпадали с конструкторскими (измерительными) базами.

Под конструкторской базой здесь понимается поверхность (линия, точка), от которой задан размер (линейный или угловой). Конструкторской базой следует считать и свободную поверхность, от которой задан размер.

При совмещении технологической базы с конструкторской погрешность обработки по заданному от этой базы размеру зависит лишь от возможностей технологической системы и обозначается т.с.

На рисунке 3.13 совмещение конструкторской и технологической баз соблюдено для размеров А и В.

При несовмещении технологической и конструкторской баз появляется дополнительная погрешность вследствие несовмещения конструкторской базы, от которой задан размер, с соответствующей технологической базой. Величину этой погрешности, которую в дальнейшем будем называть погрешностью несовмещения баз, или погрешностью базирования (н.б), определяют как разность предельных расстояний (наибольшего и наименьшего) между конструкторской базой, от которой задан анализируемый размер, и режущими кромками настроенного на размер инструмента. Эта разность в общем случае равна допуску (или погрешности) размера, связывающего конструкторскую базу с соответствующей технологической. На рисунке 3.13 конструкторская база, от которой задан размер Б, не совмещена с технологической, поэтому погрешность . Связывает эти две базы размер Г.





Рисунок 3.13 – Эскиз к определению погрешности несовмещения баз: 1–6 – опорные точки


Конструкторская база, от которой задан размер ^ Б (правый торец заготовки), будет находиться на наибольшем удалении от режущих кромок инструмента (дисковой фрезы), настроенного на размер В относительно технологической опорной базы, в том случае, когда размер заготовки Г будет соответствовать верхней границе поля допуска ТГ. Наименьшее удаление этой конструкторской базы от режущих кромок инструмента соответствует нижней границе поля допуска ТГ.

Следовательно, погрешность несовмещения баз по размеру ^ Б будет равна допуску размера Г:




(3.13)

а для размеров А и В

.

(3.14)

Соответственно производственные погрешности







(3.15)

где – погрешность технологической системы.

При невозможности выдержать этот принцип за технологическую базу принимают другую поверхность, стремясь уменьшить последствия несовмещения баз путем назначения по возможности жестких допусков на размер и расположение, связывающие новую базу с предшествующей.

Соблюдение принципа постоянства баз содействует повышению точности взаимного расположения обрабатываемых поверхностей заготовки. Высокая точность по соосности поверхностей вращения обеспечивается путем установки заготовок на разных операциях (или переходах) на одну и ту же технологическую базу. Лучший результат при этом будет в случае выполнения всех переходов за одну установку заготовки (т.е. за одно базирование и закрепление). При нескольких установках на одну и ту же базу точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей снижается.

Выдерживание принципа постоянства баз повышает однотипность схем установки и приспособлений, что весьма важно при автоматизации процесса обработки. Стремление к более полному выдерживанию этого принципа приводит к созданию на заготовке и на детали искусственных технологических баз (отверстий с параллельными осями, центровых отверстий, установочных поясков и шеек, бобышек, платиков и других элементов). При вынужденной смене баз нужно переходить от менее точной базы по размерам, форме и расположению к более точной. К выбранным базам должны быть сформулированы требования точности и шероховатости.

При выполнении анализа точности технологического процесса механической обработки заготовки технологические базы показывают, используя условные обозначения опорных точек по ГОСТ 21495-76 (рисунок 3.14) или условные обозначения опор и зажимов по
ГОСТ 3.1107-81.




а) вид спереди и сбоку б) вид сверху

Рисунок 3.14 – Условные изображения опорных точек




страница8/18
Дата конвертации23.10.2013
Размер2,02 Mb.
ТипДокументы
1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   ...   18
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы