Выбор вида заготовки. назначение припусков.
Важным вопросом при проектировании процесса изготовления детали является выбор наиболее рациональной заготовки.
Заготовка - предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхностей и свойств материала изготавливают деталь или неразъемную сборочную единицу.
Выбрать заготовку - это значит: установить рациональную форму, способ получения, размеры и допуски на изготовление, припуски на обрабатываемые поверхности, позволяющих разработать технологический процесс ее изготовления.
Формы и размеры заготовки должны обеспечивать минимальную металлоемкость и достаточную жесткость детали, а также возможность применения наиболее прогрессивных, производительных и экономичных способов обработки на станках.
По способу изготовления выделяют следующие виды заготовок:
― получаемые литьем (отливки);
― получаемые обработкой давлением (кованые и штамповочные поковки);
― заготовки из проката;
― сварные и комбинированные заготовки;
― получаемые методом порошковой металлургии;
― получаемые из конструкционной керамики.
Способ изготовления заготовки во многом определяется материалом, формой и размерами детали, программой и сроками выпуска, техническими возможностями заготовительных цехов, соображениями экономического характера и прочими факторами. Считают, что выбранный способ должен обеспечивать получение такой заготовки, которая позволила бы изготовить деталь (включая полный цикл механической, термической и прочей обработки) наименьшей себестоимости.
Исходные данные для выбора заготовки ― это чертеж детали с техническими требованиями на изготовление, с указанием массы и марки материала; годовой объем выпуска и принятый тип производства, данные о технологических возможностях и ресурсах предприятия и др. В условиях мелкосерийного и единичного производства выбирают заготовки из проката (таблицы 4,5,6 [13]).
Таблица 4 - Прокат стальной горячекатаный круглый. Сортамент (ГОСТ 2590-88)
| Диаметры, мм | Предельные отклонения (мм) при точности прокатки | |||||
| высокой (А) | повышенной (Б) | обычной (В) | ||||
| + | - | + | - | + | - | |
| 5;5,5;6;6,3;6,5;7,8,9 | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,5 | 0,3 | 0,5 |
| 10,11,12,13,14,15,16,17,18,19 | 0,1 | 0,3 | 0,1 | 0,5 | 0,3 | 0,5 |
| 20,21,22,23,24,25 | 0,1 | 0,4 | 0,2 | 0,5 | 0,4 | 0,5 |
| 26,27,28 | 0,1 | 0,4 | 0,2 | 0,7 | 0,3 | 0,7 |
| 29-48 | 0,1 | 0,5 | 0,2 | 0,7 | 0,4 | 0,7 |
| 50;52;53,54,55,56;58 | 0,1 | 0,7 | 0,2 | 1,0 | 0,4 | 1,0 |
| 60;62;63;65;67;68;70;72;75;78 | 0,1 | 0,9 | 0,3 | 1,1 | 0,5 | 1,1 |
| 80;82;85;87;90;92;95;97 | 0,3 | 1,1 | 0,3 | 1,3 | 0,5 | 1,3 |
| 100;105;110;115 | 0,4 | 1,7 | 0,6 | 1,7 | ||
| 120;125;130;135;140;145;150;155 | 0,6 | 2,0 | 0,8 | 2,0 | ||
| 160;165;170;175;180;185;190;195;200 | 0,9 | 2,5 | ||||
| 210;220;230;240;250 | 1,2 | 3,0 | ||||
| 260;270 | 2,0 | 4,0 |
Таблица 5 - Прокат стальной горячекатаный квадратный. Сортамент
(ГОСТ2591-2006)
| Сторона квадрата, мм | Предельные отклонения (мм) при точности прокатки | |||
| повышенной (Б) | обычной (В) | |||
| + | - | + | - | |
| 6-19 | 0,1 | 0,5 | 0,3 | 0,5 |
| 20-25 | 0,2 | 0,5 | 0,4 | 0,5 |
| 26-30;32 | 0,2 | 0,7 | 0.3 | 0,7 |
| 34-36;38;40;42 | 0,2 | 0,7 | 0,4 | 0,7 |
| 45;46;48;50;52;55;58 | 0,2 | 1,0 | 0,4 | 1,0 |
| 60;63;65;70;75 | 0,3 | 1,1 | 0,5 | 1,1 |
| 80;85;90;93;95 | 0,3 | 1,3 | 0,5 | 1,3 |
| 100;105;110;115 | 0,4 | 1,7 | 0,6 | 1,7 |
| 120;125;130;135;140;145;150;155 | 0,6 | 2,0 | 0,8 | 2,0 |
| 160;165;170;175;180;185;190;195;200 | - | - | 0,9 | 2,5 |
Таблица 7 - Прокат стальной горячекатаный шестигранный. Сортамент (ГОСТ 2879-2006)
| Диаметр вписанного круга, мм | Предельные отклонения, мм, по диаметру при точности прокатки | |||
| повышенной (Б) | обычной(В) | |||
| + | - | + | - | |
| 8;9 | 0,1 | 0,3 | 0,3 | 0,5 |
| 10-19 | 0,2 | 0,3 | 0,3 | 0,5 |
| 20-22;24;25 | 0,2 | 0,4 | 0,4 | 0,5 |
| 26;28;30;32;34;36;38;40;42;47;48 | 0,2 | 0,6 | 0,4 | 0,7 |
| 50;52;55 | 0,2 | 0,9 | 0,4 | 1,0 |
| 60;63;65;70;75 | 0,3 | 1,0 | 0,5 | 1,1 |
| 80;85;90;95 | 0,4 | 1,2 | 0,5 | 1,3 |
| 0,5 | 1,5 | 0,6 | 1,7 |
Примеры условного обозначения:
- прокат горячекатаный круглый обычной точности прокатки (В), диаметром 50 мм по ГОСТ 2590-2006, из стали марки 45
- прокат горячекатаный квадратный повышенной точности прокатки (Б), со стороной квадрата 25 мм по ГОСТ 2591-2006, из стали марки 30
- прокат горячекатаной шестигранный обычной точности прокатки (В), диаметром вписанного круга 22 мм по ГОСТ2879-2006, из стали марки 40Х
На каждую из обрабатываемых поверхностей устанавливают припуск. Припуск на механическую обработку-это слой металла, удаляемый с поверхности заготовки с целью получения требуемых по чертежу формы и размеров детали. Припуски делят на общие и операционные. Общий припуск на обработку - это слой металла, необходимый для выполнения всех необходимых технологических операций, совершаемых над данной поверхностью. Операционный припуск - это слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Общий припуск равен сумме операционных припусков. Припуск на механическую обработку назначают только на те поверхности, для которых требуемая форма и точность размеров не могут быть достигнуты принятым методом и способом получения заготовки. Размер припуска влияет на себестоимость изготовления детали следующим образом: завышенный припуск увеличивает затраты труда, расход материалов, режущего инструмента и электроэнергии; - заниженный припуск требует применения более дорогостоящих способов получения заготовок, при этом необходима более высокая квалификация рабочего.
Отдельные справочные материалы по назначению припусков приведены в прил. Б1-Б10.
При изготовлении деталей из круглого проката, диаметр которых превышает диаметр отверстия шпинделя станка, заготовки для деталей предварительно отрезаются на отрезных станках: дисковых, ножовочных, гильотинных и др. При этом, назначая длину заготовки, следует стремиться исключить отходы (обычно это части заготовки, служащие для закрепления в патроне), что достигается обработкой с разных установок, на центрах, применением специальных оправок и др. В этом случае длина заготовки ненамного превышает длину детали, причем нередко - лишь на величину припусков на подрезание торцов: по 1 ...3 мм на сторону.
При диаметре прутка, меньшем диаметра отверстия шпинделя, детали изготавливаются непосредственно из прутка (заготовительной операции, как и заготовки, как таковой, нет), наибольшая длина которого определяется длиной шпинделя, патрона и допускаемыми величинами выступающих концов прутка.
Рассмотрим определение общего припуска на ступенчатые валы диаметром 35 … 55 мм по упрощенной методике. Для получения достаточно точных валов (6 … 7 квалитет) с высоким классом шероховатости (Ra 0,63…1,25) необходимо кроме чернового и чистового точения и шлифование. По справочным данным припуск на шлифование составляет 0,3…0,6 мм на диаметр, на чистовое точение – 0,5…2 мм и на черновое точение 2 и более миллиметров в зависимости от диаметром вала. Определим минимальный припуск δмин = 0,3 + 0,5 + 2 = 2,8 мм и округляем до 3 мм, максимальный – δмакс = 0,6 + 2 + 2 = 4,6 мм и округляем до 5 мм для выбора диаметра заготовки из круглого проката. Для валов большего диаметра черновой припуск необходимо увеличивать пропорционально размеру вала.
ВЫБОР ПЛАНА И МЕТОДОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
Метод обработки зависит от технических требований, предъявляемых к готовой детали (точность размеров, шероховатость поверхности, допускаемые отклонения формы и взаимного расположения поверхностей, твердость поверхностей). С учетом этих требований метод обработки может включать черновую, чистовую или финишную обработку.
Черновой обработкой (точение, сверление, фрезерование) заканчивается изготовление поверхностей с шероховатостью 80…20 мкм и точностью обработки по 11–14 квалитетам.
Чистовая обработка (точение, фрезерование, зенкерование, развертывание, шлифование) применяется для получения поверхности с шероховатостью Ra от 2,5 до 0,8 мкм при 6–9 квалитетах точности.
При повышенных требованиях к точности и шероховатости поверхности после чистовой обработки выполняются финишные операции (тонкое шлифование, суперфиниширование, хонингование, полирование, притирка, выглаживание, накатывание и раскатывание).
Выбор метода окончательной обработки зависит также от размеров и формы детали. Некоторые данные по выбору метода обработки приведены в табл.19
Таблица 19 - Экономическая точность и шероховатость поверхности при различных методах обработки
| Вид обработки | Квалитет точности обработки | Шероховатость поверхности, мкм |
| Обтачивание: черновое получистовое чистовое тонкое | 14–12 13–11 10–8 8–6 | Rz = 160–80 Rz = 80–20 Rz = 40–10 Ra =1,25–0,63 |
| Растачивание: черновое чистовое тонкое | 13–11 10–8 8–6 | Rz = 80–40 Rz = 20–10 Ra = 1,25–0,63 |
| Фрезерование: черновое чистовое | 13–11 10–8 | Rz = 80–40 Ra = 1,25 |
| Сверление | 13–11 | Rz = 80–40 |
| Зенкерование | 11–10 | Rz = 40–20 |
| Развертывание: черновое чистовое | 10–8 8–7 | Ra = 2,5 Ra =1,25–0,63 |
| Протягивание: черновое чистовое | 11–10 9–7 | Ra = 2,5 Ra = 1,25–0,63 |
| Шлифование: черновое чистовое | 10–8 8–6 | Ra = 2,5–1,25 Ra = 1,25–0,63 |
| Хонингование: черновое чистовое | 9–7 7–6 | Ra = 2,5–0,63 Ra = 0,63–0,08 |
| Суперфиниширование | 6–5 | Ra = 0,63–0,16 |
| Притирка | 7–5 | Ra = 0,63–0,04 |
| Полирование | 7–5 | Ra = 0,63–0,02 |
Заданные форма и размеры детали, их точность, требуемая шероховатость поверхности могут быть достигнуты различными способами. Выбор оптимального варианта из числа возможных осуществляется обычно по меньшей себестоимости обработки, с учетом наличия соответствующего технологического оборудования в планируемых условиях производства.
Методы и виды обработки выбирают для каждой поверхности детали, требующей обработку, при этом особое внимание уделяется поверхностям высокой точности размеров, шероховатости поверхности, с высокими требованиями к погрешностям форм и расположения поверхностей. Для таких ответственных поверхностей рекомендуется вначале определить окончательную обработку, обеспечивающую получение заданных требований, а затем устанавливать необходимую предшествующую обработку. Допустим, требуется обработать шейку вала с точностью ее диаметра по квалитету 6, шероховатостью Ra не ниже 0,20 мкм. Окончательной обработкой здесь может служить чистовое шлифование, которому должны предшествовать предварительное шлифование, обтачивание чистовое и черновое.
В результате подобного предварительного анализа составляется план обработки детали с указанием последовательности технологических операций, а в пределах одной операции - переходов.
При этом следует руководствоваться следующими соображениями:
а) целесообразно на одной операции (одном станке) выполнять возможно большее число переходов (видов обработки), но при этом иметь в виду, что совмещение черновой и чистовой обработки в одной операции (на одном станке) допускается лишь в порядке исключения, в основном, для мелких деталей и заготовок;
б) в первую очередь обрабатываются поверхности, являющиеся технологическими базами для дальнейшей обработки: отверстие и торец - для тел вращения, обрабатываемых на оправке, торцы и центровые отверстия - для валов, обрабатываемых на центрах, базовые плоскости - для корпусных деталей и т.д.;
в) операции (переходы) черновой обработки, связанные со съемом больших слоев металла, выполняются вначале, так как при этом чаще обнаруживаются внутренние дефекты в металле, резьбонарезные и отделочные операции (переходы) выполняются последними;
г) при составлении плана и методов механический обработки следует учесть вид термообработки и точно определить его место в общей последовательности операций;
д) поверхности, имеющие высокие требования в отношении точности взаимного расположения, обрабатываются при неизменном базировании и закреплении.
В плане механической обработки указывается содержание операций, переходов, их последовательность.