Вопрос 19 - Технологические принципы проектирования техпроцессов: совмещение баз, смены баз

Принцип совмещения баз Известно, что точность размера обрабатываемой поверхности, ее форма, шероховатость в основном зависят от метода обработки, тогда как точность расположения этой поверхности, т.е. точность размера, коорди­нирующего поверхность, зависит прежде всего от положения, которое за­нимает заготовка детали на станке. Отсюда следует, что выбор комплекта баз заготовки непосредственно связан с задачей обеспечения заданной точности взаимного расположения поверхностей детали. В связи с этим при выборе баз следует придерживаться следующего правила.

При разработке операций техпроцесса в качестве технологических баз следует принимать те поверхности детали, относительно которых на рабо­чем чертеже координировано положение обрабатываемой поверхности, т.е. поверхности, которые одновременно являются конструкторскими и измерительными базами. Это правило известно под названием «принципа совмещения технологической базы с конструкторской (измерительной)».

Отступление от этого принципа приводит к тому, что точность распо­ложения обработанной поверхности относительно конструкторской базы становится зависимой не только от точности установки, но и от точности расположения конструкторской базы относительно поверхности, принятой в качестве технологической базы. Возникает дополнительная погрешность - погрешность от несовмещения баз, которая не имеет отношения ни к ме­тоду обработки, ни к точности приспособления и вызывается только на­рушением рассматриваемого принципа выбора баз. Эта погрешность вхо­дит в общую погрешность установки детали.

Принцип смены баз

Анализ чертежа детали показывает, что не всегда возможно исполь­зовать принцип совмещения баз. В таких случаях приходится выполнять смену баз, т.е. в качестве технологических баз использовать не конструк­торские, а оперативные базы. Причем, под оперативной базой будем по­нимать такую технологическую базу, по отношению к которой непосред­ственно не координируется исходя из чертежа детали обрабатываемая по­верхность.

Использование оперативных баз, как правило, требует ужесточения (уменьшения) допусков, определяющих точность положения оперативной базы относительно технологической базы, для которой соблюдается прин­цип совмещения баз (т.е. совмещение технологической и конструкторской баз).

Избежать чрезмерного ужесточения допусков можно двумя методами:

- использованием в качестве оперативных баз поверхностей заготовки
детали, которые позволяют получить меньшую величину погрешности от
несовмещения баз;

- созданием у заготовки детали искусственных технологических баз.

Характерными примерами искусственных технологических баз яв­ляются: центровые отверстия валов; два цилиндрических отверстия у кор­пусных деталей при базировании на плоскость и два пальца и т.п.

Вопрос 20 - Технологические принципы проектирования техпроцессов: технологической предпочтительности, технологической инверсии, размещения термических операций в структуре техпроцесса.

Принцип технологической предпочтительности

При разработке техпроцесса изготовления детали необходимо провести тщательный анализ технологических условий выполнения каждой операции техпроцесса, учесть влияние различных факторов на точность, качество и производительность обработки, на устойчивость процесса резания. В результате принимается такая очередность операций, при которой условия выполнения каждой из них оказываются наиболее оптимальными.

Пример.Токарная чистовая операция. Требуется подрезать торец в размер со свободным допуском (14 квалитет) и расточить отверстие с допуском по 10 квалитету. Если приступить сразу к обработке отверстия, руководствуясь принципом "решающей операции", то создадим крайне неблагоприятные условия для выполнения этого перехода с точки зрения износостойкости резца, устойчивости процесса резания. Действительно, расточной резец будет врезаться в металл через твердый дефектный слой отливки или поковки с ударами, испытывая одновременно сильный износ. От этого быстро теряется точность наладки технологической системы, требуются более частые подналадки резца, возникают вибрации при резании. В результате снижается точность и качество обработки и производительность процесса, поскольку приходится работать на пониженных режимах резания. Отсюда очевидна целесообразность первоочередной обработки торца, так как врезание расточного резца в этом случае будет происходить по чистому металлу и поэтому указанные выше дефекты и факторы не будут сопутствовать процессу растачивания. Разумеется, что в этом случае врезание подрезного резца будет происходить по необработанной дефектной поверхности заготовки, но это менее опасно, так как жесткость подрезного резца существенно выше, чем расточного, скорость резания уменьшается пропорционально диаметру обработки. И, наконец, допустимый размерный износ подрезного резца регламентируется допусками на линейные размеры, которые обычно (как и в нашем примере) соответствуют 14 квалитету точности, в то время как с помощью расточных резцов выдерживаются диаметральные размеры с более высокой точностью (в нашем приме­ре по 10 квалитету).

Принцип технологической инверсии В переводе с латинского языка слово инверсия означает переворачивание, перестановку.

Сущность принципа заключается в обращении (изменении) функций, в перестановке баз, рабочих движений, последовательности переходов, геометрии и расположения элементов технологической системы. Так, в технологической системе могут быть предпочтительными, например: главным движением вместо вращения заготовки сделать вращение инст­румента (или наоборот); движение подачи реализовать не перемещением инструмента, а перемещением заготовки; вместо поверхности отверстия для установки принять наружную поверхность гильзы, шестерни; встречное фрезерование заменить попутным и т.д. В каждом таком случае задача технолога состоит в оценке преимуществ и недостатков инверсированных вариантов и реализации наиболее рационального из них.

Принцип размещения термических операций в структуре технологического процесса

Введение в техпроцесс термических операций как бы нарушает его непрерывность с геометрической точки зрения, так как обусловленные этими операциями деформации не могут учитываться при составлении схемы процесса.

После термообработки заготовки детали техпроцесс механообработки приходится начинать как бы заново и выбирать новые базы, играющие роль черновых баз начала техпроцесса. Идя от них, вводят новые обрабо­танные базы или исправляют (обрабатывают) ранее используемые базы, и на их основе строят дальнейший план обработки.

При исправлении баз очень важно восстановить базирование таким образом, чтобы новые базы были связаны со старыми, возможно более строгими, размерами и соотношениями. В противном случае нарушается вся достигнутая ранее координация поверхностей, что повлечет увеличе­ние операционных припусков, удлинение маршрута обработки и т.п.

Термическая обработка деталей применяется для:

- повышения производительности труда на операциях механической обработки;

- уменьшения коробления и поводок деталей при механической обработке и при эксплуатации за счет снятия внутренних напряжений;

-улучшения качества механически обработанных поверхностей, улучшения их физико-механических и специальных свойств.

Повышение производительности труда при механической обработке достигается за счет улучшения обрабатываемости металла путем повыше­ния его структурной однородности, снижения твердости и вязкости. С этой целью используются термические операции: отжиг, нормализация или улучшение, т.е. закалка с высоким отпуском. Термические операции в данном случае применяются, как правило, до первой операции техпроцесса - это предварительные термические операции. Иногда они применяются после первых черновых (обдирочных) операций механической обработки. Применение предварительной термической обработки делает структуру металла более стабильной и равномерной за счет снятия внутренних на­пряжений. Благодаря этому уменьшаются коробления и поводки деталей на операциях механообработки (особенно чистовых), а также и при окончательной термической обработке.

Для снятия внутренних напряжений, кроме операций предваритель­ной термической обработки, в практике применяют промежуточные термические операции: рекристаллизационный отжиг, различные виды от­пуска, старение.

Повышение твердости, прочности, износостойкости, коррозионной стойкости и других свойств готовых деталей достигается окончательной термической обработкой и химико-термическими методами обработки. Эти операции размещаются в структуре техпроцесса перед отделочными операциями или после операций механической обработки.

Вопрос 21 - Основные понятия о припусках. Сущность методов определения припусков на обработку.

Путем механической обработки заготовки за ряд переходов и операций достигается требуемая геометрическая форма, размеры и качество поверхностей детали, заданные рабочим чертежом. При этом на каждом переходе с обрабатываемой поверхности снимается слой металла, в результате чего изменяется размер заготовки. Слой материала, необходимый для выполнения техн. перехода, т. е. снимаемый за один переход называется промежуточным припуском. Слой материала, снимаемый с обрабатываемой поверхности за одну операцию, называется операционным припуском. Слой материала, снимаемый с обрабатываемой поверхности заготовки, в процессе всей её механической обработки, называется припуском на обработку. Припуск измеряется в направлении перпендикулярном к обрабатываемой поверхности. Для тел вращения он задаётся на диаметр или на толщину, а для плоскостей (линейных размеров) он может задаваться на стороны, но с обязательной оговоркой этого. Неоправданно большие припуски ведут к перерасходу материала, что вызывает необходимость введения дополнительных переходов. Увеличивается трудоёмкость процесса обработки, затраты энергии, инструмента, себестоимость детали и снижается производительность труда. В некоторых случаях, увеличенные припуски приводят к удалению при обработке с рабочих поверхностей наиболее износостойкого или малоуглеродистого слоя металла. Следовательно, необходимо назначать меньшие значения припусков. Однако, недостаточные припуска не обеспечивают возможность удаления дефектных поверхностных слоёв металла и получение требуемой точности и шероховатости обработанных поверхностей, а ряде случаев, создают неприемлемые тех. требования для работы режущего инструмента. Поэтому в результате недостаточных припусков возрастает брак, что приводит к повышению себестоимости продукции. Большое значение имеет правильный выбор величины припуска и правильное назначение допусков. Т. к. слишком узкие допуски приводят к удорожанию заготовок, а слишком широкие – снижают точность обработки заготовок в приспособлениях на настроенных станках, осложняя настройку и наладку станков. Поэтому установление оптимальных величин припусков на обработку и технологических припусков на размер заготовки по всем переходам и операциям является одной из основных техн. задач.3 метода определения припусков: 1-й опытно-статистический (табличный); 2-й расчетно-статистический;3-й расчетно-аналитический. Наиболее распространённый - 1ый метод, который не учитывает ни схемы базирования и установки детали на станке, ни конкретной структуры ТП (на одной операции снимается припуск или на нескольких). Припуск дается в таблицах суммарно на весь ТП и, как правило, является завышенным, т. к. он должен быть достаточно для всех возможных технологических вариантов обработки. Последующая необходимость разбивки припуска на операционные и промежуточные, и установления допусков на операционные и промежуточные размеры, делают этот метод не менее трудоёмкий по сравнению с расчетными методами. По этим причинам наиболее прогрессивным является 2ой метод, по которому промежуточные припуски и допуски назначаются опытно-статистическим путем. Общий припуск на обработку поверхности определяется суммированием статистически определённых промежуточных припусков, в соответствии с намеченной структурой ТП детали. Однако также не учитывает особенности выполнения каждой отдельной операции (базирования, и т. д.). Поэтому для условий серийного и массового производства необходимо применять 3ий метод. При правильном использовании этого метода можно сократить отход металла в стружку на 20-30%. Согласно этому методу величина промежуточного припуска должна быть такой, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предшествующих техн. переходах.