Сплавы цветных металлов 6 страница

где – длина стержня (заготовки) с плюсовым допуском, см; – диаметр заготовки с плюсовым допуском, см.

Находим массу заготовки:

Выбираем оптимальную длину проката для изготовления загото­вок на ножницах как самым производительным и дешевым спосо­бом. Приняв потери на зажим заготовки = 80 мм и определив дли­ну торцевого обреза проката из соотношения = (0,3...0,5) d, где d – диаметр сечения заготовки, мм; d = 90 мм: = 0,3 ∙ 90 = 27 мм, нахо­дим число заготовок, получаемых из принятой длины проката по стандартам: так, из проката длиною 4 м получится 12 заготовок:

а из проката длиною 7 м получится 22 заготовки:

Остаток длины (некратность) определяем в зависимости от принятой длины проката:

• из проката длиною 4 м

или = (

• из проката длиною 7 м

или

Из расчетов на некратность следует, что прокат длиною 7 м для изготовления заготовок более экономичен, чем прокат длиною 4 м. Потери материала на зажим при отрезке по отношению к длине про­ката составят:

Потери материала на длину торцевого обрезка проката в процент­ном отношении к длине проката составят:

Общие потери ( % ) к длине выбранного проката

Расход материала на одну деталь с учетом всех технологических неизбежных потерь определяем по формуле:

Коэффициент использования материала

Стоимость заготовки из проката

Вариант 2. Заготовка изготовлена методом горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине (ГКМ). Степень сложности С1. Точность изготовления поковки – класс I. Группа стали – М1.

Припуски на поверхности детали назначаем по таблицам [4]. Припуски на обработку заготовок, изготавливаемых горячей объем­ной штамповкой, зависят от массы, класса точности, группы стали, степени сложности и шероховатости заготовки.

На основании принятых припусков на размеры детали определя­ем расчетные размеры заготовки:

Предельные отклонения на размеры заготовки определяем по табличным нормативам (ГОСТ 7505-89).

Допуски на размеры штампованной заготовки (см. табл. 2):

Разрабатываем эскиз на штампованную заготовку по второму ва­рианту с техническими требованиями на изготовление (рис. 6).

Для определения объема штампованной заготовки рекомендуется условно разбить фигуру заготовки на отдельные простые элементы и проставить на них размеры с учетом плюсовых допусков (рис. 7). Определим объем отдельных элементов заготовки: V₁, V₂, и V₃. Фигура заготовки стоит из двух одинаковых объемов: V₁ и V₃.

1. НВ 241 ... 245.

2. Степень сложности заготовки С1.

3. Группа стали М1.

4. Точность изготовления 1 класс .

5. Радиусы закруглений внешних углов R = 4 мм.

6. Штамповочные уклоны 5°.

7. Допуск соосности поверхностей А, Б и В относительно базовой оси готовки 1,6 мм.

Рисунок 6 – Рабочий чертеж заготовки вала

Рисунок 7 – Элементы заготовки для определения объема

Общий объем заготовки

Масса штампованной заготовки

Принимая неизбежные технологические потери (угар, облой и т.д.) при горячей объемной штамповке равными 10 %, определим расход материала на одну деталь:

.

Коэффициент использования материала на штампованную заго­товку

Стоимость штампованной заготовки

Годовая экономия материала от выбранного варианта изготовле­ния заготовки

Экономический эффект (выбранного вида) изготовления заготовки

Технико-экономические расчеты показывают, что заготовка, по­лученная методом горячей объемной штамповки на горизонтально-ковочной машине, более экономична по использованию материала, чем заготовка из проката, однако по себестоимости штампованная заготовка дороже, поэтому принимаем заготовку из горячекатаного круглого проката обычной точности.

Выполнение и оформление рабочего чертежа штампованной за­готовки типа вала показано на рисунке 6.

7. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

МАРШРУТА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

7.1. Достижение показателей точности и разработка маршрута

обработки отдельных поверхностей детали

При проектировании и реализации технологического процесса изготовления детали по каждому заданному на чертеже показателю точности должно выполняться условие

, (1)

т. е. полученное в партии поле рассеяния (погрешность) показателя точности не должно превышать заданное конструктором поле допуска .

Это означает, что при проектировании технологического процесса изготовления детали технолог должен по каждому заданному показа­телю точности из всего арсенала средств технологического воздей­ствия на материалы отобрать, включить в состав технологического процесса и расположить в определенной последовательности во вре­мени и пространстве такие, которые обеспечивают заданную его ве­личину.

Основными показателями точности отдельной поверхности являют­ся погрешность размера поверхности, макрогеометрические (погреш­ности формы) и микрогеометрические (шероховатость) отклонения от формы. Достижение этих показателей точности обеспечивается вы­бором и реализацией соответствующих методов получения и обра­ботки поверхности.

Как правило, деталь изготавливают в два этапа. Сначала получа­ют заготовку, которая в какой-то степени по форме и размерам при­ближается к готовой детали. Выбор того или иного метода получения заготовки, как было показано в главе 6, определяется целым рядом ус­ловий технического и экономического характера. Чем точнее метод получения заготовки, тем для большего количества поверхностей может быть достигнуто условие

, (2)

из которого следует, что такие поверхности не требуют дальнейшей обработки и останутся на детали необработанными (их называют иногда «черными»). Однако известно, что достижение более высокой точности заготовки приводит к значительному ее удорожанию. При этом удорожание более точных заготовок может превысить эконо­мию от уменьшения объема и стоимости ее последующей обработки по сравнению с менее точными заготовками. Поэтому в большин­стве случаев при сравнении точности размеров детали и заготовки оказывается, что условие (2) не выполняется, и тогда используют второй этап изготовления детали – обработку заготовки.

Обработка заготовки заключается в съеме с ее поверхности неко­торого слоя металла, называемого припуском.

Обработка производится в технологических системах (ТС). Под технологической системой понимают динамически замкнутую систе­му, состоящую из станка, приспособления для установки заготовки, приспособления для установки рабочего инструмента, обрабатывае­мой заготовки. Например, на рисунке 8 приведена схема фрезерной ТС, в которой ведется обработка на заготовке прямоугольного паза.

Рисунок 8 – Технологическая система для фрезерования:

1 – фрезерный станок; 2 – приспособление для установки заготовки (тиски); 3 – заготовка;
4 – приспособление для установки инструмента (оправка); 5 – инструмент (фреза)

Каждая простая ТС реализует некоторый метод обработки. Под методом обработки понимают разновидность воздействия на мате­риал детали, отличающегося подводимой в зону обработки энергией, схемой формообразования поверхности (способами создания произ­водящих линий и их взаимных движений), конструкцией (типом) ра­бочего инструмента и численными значениями параметров режимов.

Есть сложные ТС, в которых последовательно для одной заготовки или параллельно для нескольких реализуются разные методы обработки. В арсенале технологии приборостроения огромное количество ме­тодов обработки заготовок и их число постоянно пополняется новы­ми. Не менее разнообразен и многочислен парк оборудования, на котором эти методы реализуются.

При выборе методов обработки во время проектирования ТП приходится находить ответы на следующие вопросы:

• какой метод обработки и, следовательно, какую ТС применить для той или иной поверхности?

• когда однократной обработки недостаточно и требуется после­дователь-ное применение нескольких методов обработки?

• как определить необходимую и достаточную последователь­ность методов обработки, называемую маршрутом обработки поверхности?

Каждый метод обработки используется для улучшения показателей точности поверхности после ее обработки. Для выбора того или иного метода технолог должен знать его технологические возможности.

Под технологическими возможностями метода обработки пони­мают, во-первых, характеристику заготовки, для обработки которой может быть рационально применен этот метод, и, во-вторых, дости­гаемые при его использовании показатели точности обрабатываемой поверхности.

С точки зрения достижения показателей точности детали работа технологической системы может быть описана схемой, представлен­ной на рисунке 9.

Рисунок 9 – Схема работы технологической системы с точки зрения достижения
показателя точности детали А_дет

В результате обработки заготовки в технологической системе ее размер , рассеянный по полю , должен трансформироваться в размер детали со значительно меньшим полем рассеяния . Именно это умень­шение поля рассеяния размера (показателя точности) и составляет смысл и цель любой обработки и может быть описано соотношением

где – уточнение технологической системы, которое показывает, во сколько раз может быть уменьшено поле рассеяния размера заго­товки после ее обработки.

Уточнение является важнейшей характеристикой любой тех­нологи-ческой системы. Величина уточнения для большинства техно­логических систем составляет = 2...4. Различают проектное и фак­тическое уточнение. Под проектным понимают отношение допусков соответствующих размеров поверхности на заготовке и на детали:

Проектное уточнение характеризует задачу будущего маршрута получения заданной поверхности из принятой заготовки.

На основании вышеизложенных положений рассмотрим дей­ствия технолога по достижению заданных показателей точности в проектируемом технологическом процессе обработки детали. Пред­метом рассмотрения будут те поверхности, для которых условие (2) не выполняется, т. е. , и заданная точность может быть достигнута лишь обработкой заготовки и уменьшением в ре­зультате ее выполнения погрешности заготовки до величины, не превышающей заданный допуск размера детали

Методически выбор маршрута обработки поверхности детали це­лесообразно проводить в следующей последовательности:

1. Вначале рекомендуется провести нумерацию всех поверхностей детали, предлагаемой для изготовления. Вариант нумерации поверх­ностей детали – противовеса, взятого в качестве примера иллюстрации рассматриваемой методики выбора маршрута обработки поверхностей, представлен на рис. 10. Данная деталь включает 22 поверхности, все поверхности подлежат обработке. Заготовка – отливка, получаемая литьем в металлические формы (I класс точности). Тип производ­ства – серийный. Рекомендуемый тип оборудования – универсаль­ное, специализированное.

1. Неуказанные фаски 1х45°

2. Неуказанная глубина канавок 0,5 мм

3. Неуказанные предельные отклонения – по Н14,

Рисунок 10 – Противовес

2. Затем для каждой обрабатываемой поверхности на основе ана­лиза конструкции и размерного описания детали, выполненного в п. 2, уточнить и занести в таблицу сведения о точности исходной заготовки, о точности и шероховатости готовой детали.

3. Исходя из данных о точности исходной заготовки и готовой де­тали, по каждой из поверхностей рассчитать требуемую величину уточнения, которую необходимо обеспечить в результате обработки, по формуле

где точность заготовки; – точность поверхности гото­вой детали; i – порядковый номер поверхности.

В соответствии с соотношением (3) для приведенного на рис. 10 противовеса расчетные проектные величины уточнения маршрутных технологических процессов обработки поверхностей составят:

Порядковый номер поверхности
			11,5
			1,15
			21,5
			16,1

4. Выбрать методы окончательной обработки поверхностей, обес­печивающих получение требуемой точности и шероховатости. Для выбора методов окончательной обработки поверхностей можно вос­пользоваться, рекомендациями для выбора методов обработки поверхностей или использовать данные о точности обра­ботки деталей на станках, приведенные в справочной литературе [3]. Метод окончательной обработки выбирается таким образом, чтобы технологические возможности его обеспечивали получение требуемых параметров качества поверхности .

Так, анализ показателей точности поверхностей противовеса по­зволил на основе данных [3] выбрать в качестве оконча­тельной обработки поверхностей следующие методы:

• для поверхности 1 – чистовое точение, соответствующее чистовому этапу обработки и обеспечивающее при

• для поверхности 4 – тонкое алмазное точение, соответствующее чистовому этапу обработки и обеспечивающее при ;

• для поверхности 6 – черновое торцевое точение, соответствую­щее чер-новому этапу обработки и обеспечивающее при ;

• для поверхности 8 – нарезание резьбы произвести после предварительного чистового растачивания, соответствующего чистовому этапу обработки и обеспечивающего при ;

• для поверхности 16 – чистовое растачивание, соответствующее чисто-вому этапу обработки и обеспечивающее при

Аналогичным образом выбираются методы окончательной обработ­ки других поверхностей. Чистовому этапу обработки может предшествовать получистовой этап, если точность поверхности после черновой обработки не соответствует входным требованиям метода окончательной обработки. Этапы механической обработки могут прерываться этапами термической и химико-термической обработки. Предпочтение отдается токарным методам обработки, поскольку рассматриваемая в ка­честве примера деталь – противовес – относится к типу деталей тела вращения, обработку которых рационально осуществлять на то­карных станках с ЧПУ.

5. Далее следует, используя таблицы экономической точности, наметить маршруты обработки поверхностей, а с учетом точности, достигаемой на каждом переходе, включенном в маршрут, определить величину уточнения выбранного маршрута тех­нологического процесса обработки поверхности и сравнить его с ве­личиной, рассчитанной в пункте 3. Величина уточнения выбранного маршрута обработки поверхности определяется как произведение уточнений технологических систем, включенных в маршрут:

где т — номер перехода обработки поверхности; – уточнение технологической системы, обеспечивающей реализацию конкретного метода обработки, включенного в маршрут обработки поверхности.

Маршрут обработки поверхности считается приемлемым и обес­печивает достижение заданного показателя точности, если соблюда­ется условие

(5)

Рассмотрим обеспечение условий (4), (5) на примере противовеса (см. рис. 10). Так, для поверхности 1 заданная точность реализуется на чистовом этапе обработки детали. В технических требованиях на эту деталь требования, предус­матривающие необходимость проведения химико-термической и термической обработки, отсутствуют. Это позволяет для обработки поверхности 1 наметить следующий маршрут:

1) черновое обтачивание, обеспечивающее, по данным [3], , при этом величина уточнения технологической системы, применяемой для выполнения этого перехода,

2) получистовое обтачивание

3) чистовое обтачивание )

Для оценки возможности применения намеченной последова­тельности обработки поверхности 1 определим величину уточнения выбранного маршрута обработки поверхности:

Сравнение (14,39 > 11,5) показывает, что намеченный маршрут обработки поверхности 1 обеспечивает достижение задан­ных на нее конструктором показателей точности.

Для поверхности 4 можно предложить следующую последователь­ность обработки:

1) черновое обтачивание

2) получистовое обтачивание

3) чистовое обтачивание

4) тонкое обтачивание

Для обработки поверхности 6 достаточно однократной обработки в условиях одной технологической системы путем чернового торцевого точения 1,15.

7.2. Достижение показателей точности взаимного расположения
поверхностей, выбор технологических баз и обоснование
плана изготовления детали

На данном этапе необходимо, исходя из показателей точности, определяющих взаимное расположение поверхностей детали, наме­тить пути их технологического обеспечения и на этой основе опреде­лить последовательность обработки поверхностей детали, называе­мую планом изготовления детали. К этим показателям точности детали относятся расстояние между двумя поверхностями и поворот одной поверхности относительно другой (угловой размер). Техноло­гическим комплексом (ТК) называется совокупность поверхностей, на которые чертежом установлены жесткие допуски на взаимное рас­положение или на координатную связь. При этом одна из связанных между собой размерами поверхностей использована конструктором в качестве конструкторской размерной базы. Под конструкторской размерной базой (КРБ) понимают поверхность, ее ось или точку, от­носительно которой определено положение на детали другой повер­хности.

Для обеспечения этих показателей точности в технологическом процессе изготовления детали применяются два способа:

1) копирование на детали соответствующего размера инструмен­та, комплекта инструмента или станка;

2) соответствующий выбор технологических баз, связанных при обработке размерами взаимного расположения поверхностей.

При первом способе точность взаимного расположения двух по­верхностей решается до начала их обработки на стадии создания этого (или этих) размера в инструменте при его изготовлении, в комплекте инструментов многоинструментальной наладки или в технологичес­ком оборудовании при настройке и определяется последующим его переносом (копированием) на деталь во время обработки связанных между собой поверхностей (рисунок 11). Однако в силу различных причин конструктивного, технологи­ческого и экономического характера применение этого способа ог­раничено, а иногда и невозможно.

Рисунок 11 – Схемы получения копированием размеров
взаимного расположения поверхностей деталей

Более широко в технологии изготовления деталей применяется способ, основанный на выборе технологических баз. Под технологи­ческой базой (ТБ) понимают поверхность, ось или точку, посредством которой устанавливается деталь в процессе обработки и определяет­ся положение детали относительно инструмента. При выборе техно­логических баз технолог должен руководство-ваться двумя основополагающими принципами построения технологических процессов из­готовления деталей:

• принципом совмещения баз;

• принципом единства технологических баз.

Суть принципа совмещения баз заключается в том, что для дости­жения наиболее высокой точности конструкторских размеров распо­ложения поверхностей следует в качестве технологических баз для каждой из них использо-вать конструкторско-размерную базу. Техни­ко-экономическую эффективность принципа совмещения баз про­иллюстрируем на примере получения при обработке корпуса (рис. 12, а) заданного конструктором размера К, описывающего по­ложение оси отверстия относительно плоскости основания лапок.

Связанные размером К поверхности обрабатываются в двух технологических системах: фрезерной, схема которой показана на рис. 12, б, и расточной, возможные варианты которой даны на рис. 12, в, г. Требуемые показатели точности отверстия (диаметр, шероховатость) обеспечиваются выбранным методом обработки, на­пример, чистовым растачиванием; условия достижения этих показа­телей и результат одинаковы в обоих вариантах выполнения расточ­ной операции. Различие в вариантах заключается в используемых в каждом случае технологических баз: в варианте на рис. 12, в в каче­стве ТБ технолог использует конструкторскую размерную базу – плоскость основания лапок, а в варианте на рис. 12, г – верхнюю плоскость корпуса, т. е. поверхность, отличную от КРБ, не совпада­ющую с ней. Появление в ТП обработки детали первого или второго вариантов расточной операции определяется выбором технологом разных схем базирования заготовки для обработки отверстия. Други­ми словами, технолог выбором технологической базы для обработки отверстия сам себя может поставить в одну из двух ситуаций, и эти ситуации различаются по признаку совпадения для обрабатываемой поверхности технологической базы с конструкторской размерной базой. Покажем, что различие в организации одной и той же опера­ции приводит к существенным последствиям для достижимой точности заданного конструктором размера К.