книги / Основы технологии машиностроения

Технологические требования к конструкциям деталей машин

321

Конфигурация детали должна обусловливать минимальный отход металла при раскрое. Для этого контур одной стороны детали по воз­ можности должен быть зеркальным отображением другой ее стороны;

Фиг. 208. Пример применения сварки в целях эко­ номии металла:

а — деталь, выполненная из листа (большой отход металла); б — деталь, выполненная путем сварки (без отхода).

на фиг. 210 дан пример несогласованности (а) и согласованности (б) конфигурации детали с рациональным раскроем материала.

Отход

f l			1CSJ
f			С а
			\
-----Ш0			J
	а)				6)		Ю
Фиг.	209.	Пример		применения		сварки	Фиг. 210. Пример несогласован­
	в целях		экономии		металла:		ности (а) и согласованности	(б)
а — цельная		заготовка		для	капота (большой		конфигурации детали с	рас­
отход	металла);		б — сварная		заготовка	для ка­	кроем.

пота (без отхода).

Экономия цветного металла достигается заменой цельной детали узлом, в котором из цветных металлов выполняется только часть элементов, соединяемых с основной деталью запрессовкой или дру­ гими способами соединений.

Минимальные размеры пробиваемых стальными пуансонами и ма* трицами отверстий в зависимости от их формы (круглое, квадратное, прямоугольное) составляют при пробивке мягкой стали 1,0—0,7, для латуни и меди 0,9—0,6, для алюминия и цинка 0,8—0,5, для

21 Кован 572

322 Технологические требования к конструкциям деталей и узлов машин

бакелита и текстолита 0,7—0,4, для картона и бумаги 0,6—0,3 от толщины пробиваемого материала.

Минимальные радиусы сопряжения частей контура при вырубке и пробивке стальными штампами принимают порядка 0,90 тол­ щины материала.

Расположение отверстий от контура детали и от соседних отвер­ стий и вырубок принимают для мягкой стали 0,7—1,5 толщины материала. Расстояния от края отверстия до стенки (х) у изогнутых

ивытянутых деталей принимают

х= R + 0,5s,

где R — радиус сопряжения стенки с поверхностью, в которой пробивается отверстие;

s — толщина материала.

Минимальная ширина детали должна быть для мягкой стали в 1,5 раза больше толщины материала.

При гибке в штампах высота прямой части отгибаемых стенок должна быть больше удвоенной толщины материала. Если требуется меньшая высота, то она может быть получена при наличии выдавлен­ ной канавки у отгибаемой стенки или последующей механической обработкой.

На участке перехода закругления в вертикальную стенку полу­ чаются утонение материала в месте изгиба и вмятины, устранение которых достигается лишь дополнительными операциями.

При гибке в штампах угольников и скоб, полки, в зависимости от толщины материала s, могут быть выполнены со следующими

отклонениями Д [96]:
s в мм	до 2	2—4	Св. 4
А в мм	±0,15	±0,3	±0,4
При вытяжке деталей	со значительными по размерам плоскими

поверхностями следует во избежание местных выпучин предусма­ тривать на этих поверхностях удлиненные и пересекающиеся ребра жесткости.

При получении по конструктивным соображениям сложных, трудно выполнимых вытяжкой форм, следует расчленять такую конструкцию на простые элементы с последующим соединением их штамповкой или сваркой.

Для литых деталей машин рекомендуется руководствоваться сле­ дующими указаниями [100]. Конфигурация отливки должна обеспе­ чивать возможность беспрепятственного извлечения модели из формы. С этой целью необходимо предусматривать конструктивные уклоны вертикальных поверхностей отливки, выбирая их величину в зави­ симости от высоты поверхности. Для внутренних поверхностей отли­ вок принимают уклон большей величины, чем для наружных. Сле­

Технологические требования к конструкциям деталей машин

323

дует по возможности избегать отъемных частей модели и сложных поверхностей разъема.

Необходимо учитывать положение поверхностей при заливке и избегать значительных по размерам горизонтальных поверхностей, занимающих при заливке верхнее положение, так как на этих пло­ скостях могут задерживаться газы, выделяющиеся из металла и обра­ зующиеся в форме, что поведет к образованию газовых раковин.

Конструкция отливки должна обеспечивать беспрепятственное заполнение формы жидким металлом без резких изменений направле­

ния и		скорости	его	течения.
	При	конструировании литой детали следует						К Л - Ч
учитывать явления ее усадки, механического
торможения, создаваемого формой и стержнями,
и	термического		торможения, возникающего
вследствие разной скорости					остывания		частей
отливки.
	Конструкция отливки должна по возмож­
ности обеспечивать				равномерное		охлаждение
всех сечений отливки и допускать свободную								Фиг.	211.	Угловое
ее	усадку во избежание возникновения						внут­	сопряжение		стенок
ренних напряжений и связанных с ними коро­								при отношении толщин
бления отливок и появления трещин.								А	к а <	2.
	Конфигурация		отливки		должна	обеспечивать		возможность бес­

препятственного отрезания прибыли, литников и выпоров, выбивки стержней и удаления каркасов.

На чертежах литых деталей следует отмечать базовые поверх­ ности, которыми будут пользоваться при механической обработке заготовок; эти поверхности будут служить исходными при проверке моделей и отливок. Базовые поверхности должны по возможности образовываться моделью и находиться в одной опоке в целях исклю­ чения влияния на их точность смещений опок и стержней. По каждой из трех осей пространственных координат желательно иметь лишь одну базу.

При назначении толщины стенок отливок необходимо учитывать размер и вес отливки, применяемый для литья металл и метод литья.

Необходимо учитывать, что плавные переходы сечений и отсутст­ вие острых углов обусловливают получение отливки, свободной от литейных пороков и напряжений. В одной отливке рекомендуется по возможности проектировать галтели одного радиуса или ограни­ чивать в максимальной степени число радиусов, различных по вели­ чине.

Резкие изменения сечений недопустимы и переходы от одного сечения к другому должны быть постепенными (фиг. 211—213). Радиусы переходов ( R u r ) и линии переходов (размеры h и С) при сопряжениях в одной стенке и угловых сопряжениях двух или трех стенок должны иметь определенные величины, зависящие от тол­ щины сопрягаемых стенок (А и а).

21*

324 Технологические требования к конструкциям деталей и узлов машин

Конструкция ребер зависит от габаритов литья, а их размеры находятся в определенном соотношении с размерами стенок.

Радиусы закругления сопрягаемых поверхностей принимают 2—120 мм, в зависимости от габаритных размеров поверхностей и углов сопряжения х.

Фиг. 212. Угловое сопряже-		Фиг. 213.	Сопряжение
ние стенок	при отношении	трех	стенок,
толщин	А к а > 2.

При конструировании литых углов необходимо учитывать, что скорость затвердевания внешних углов больше, чем внутренних. Тепловые потоки, идущие перпендикулярно стенкам отливки, у внут­ ренних углов пересекаются, соз­ давая «горячее место», замедляю­ щее остывание. В вершине угла толщина должна быть на 20—25% меньше толщины сопрягаемых сте­

нок (фиг. 214) [100]. Внутренним полостям литых

деталей желательно придавать конфигурацию, не требующую при­ менения стержней. Соотношения

Фиг 214. Конструкция угла отливки. в размерах внутренних полостей,

образуемых частями формы без применения стержней, зависят от положения этих полостей в форме. При машинной формовке полости, образуемые частями формы, рас­ положенными в нижней опоке (фиг. 215), допускают Н < D\ полости, образуемые частями формы в верхней опоке, должны иметь h < 0,3d; при ручной формовке принимают Н < 0,5D и h < 0,15d.

При значительном числе в отливке полостей, образуемых стерж­ нями, следует стремиться к их унификации. При длине стержня, превышающей удвоенный диаметр его, форма полости должна пре­ дусматривать возможность крепления стержня в обоих концах. Размеры полостей и диаметры отверстий, образуемых стержнями,

1 Рекомендуемые величины углов сопряжений и радиусов закругления, см. Спра­ вочник машиностроителя, т. 5, Машгиз. 1955, стр. 80—85.

Технологические требования к конструкциям деталей машин

325

должны позволять применение литых или проволочных каркасов для упрочнения стержней.

Конструкция отливки должна обусловливать возможность уда­ ления из внутренних полостей стержневой смеси и каркасов, а также тщательной очистки внутренних полостей. В закрытых внутренних полостях должны быть предусмотрены специальные отверстия для удаления стержневой смеси и каркасов; после очистки эти отверстия заделываются заглушками.

В местах, где имеются отверстия, стенки усиливают бобышками. Наименьшие высоты бобышек рекомендуется принимать при

Фиг. 215. К определе­	Фиг. 216. Конструктивное офор­
нию размеров внутрен­	мление детали, обеспечивающее
них полостей отливок.	необходимую жесткость при
	обработке.

габаритах детали до 0,5 м 5 мм, от 0,5 до 2 ж 10—15 мм и свыше 2 м 20—25 мм.

Общие требования, предъявляемые технологией механической обработки к конструктивному оформлению деталей машин, можно сформулировать следующим образом.

Сокращать по возможности объем механической обработки, пре­ дусматривая допуски по размерам детали лишь для посадочных поверхностей и оставляя свободными остальные размеры. При точных методах выполнения заготовок детали могут быть получены без механической обработки.

Обеспечивать удобные и надежные базирующие поверхности для установки заготовок в процессе их обработки и простановкой размеров предусматривать по возможности совмещение установоч­ ных и измерительных баз.

Обеспечивать достаточную жесткость детали, обусловливающую восприятие усилий резания без ощутимых деформаций (фиг. 216).

Предусматривать возможность удобного подвода жесткого и вы­ сокопроизводительного режущего инструмента к обрабатываемой, поверхности.

326 Технологические требования к конструкциям деталей и узлов машин

Задавать разность в размерах черных и обрабатываемых поверх­ ностей, обеспечивающую, с учетом припусков на обработку, свобод­

ный выход	режущего инструмента при допустимых погрешностях
в размерах	черной заготовки.

Предусматривать свободный выход режущего инструмента при обработке на проход (фиг. 217 и 218, размер А).

Конструировать детали с уче-

Фиг. 217. Конструктивное офор­		Фиг. 218.	Конструктивное
мление	детали, обеспечивающее	оформление	детали,	обеспечи­
выход	режущего инструмента.	вающее	выход	фрезы.

том возможности одновременной установки нескольких деталей для обработки (фиг. 219).

Применительно к элементар­ ным поверхностям деталей машин необходимо учитывать следующие технологические требования.

Фиг 219. Установка двух заготовок	Фиг. 220. Унифицированные		элементы
зубчатого колеса для одновременной
обработки.		конструкции хвостовиков.
Н а р у ж н ы е п о в е р х н о с т и		в р а щ е н и я .	Широко

применять высадку головок, фланцев, буртов для уменьшения объема механической обработки и расхода металла.

На валах, подвергающихся обработке в центрах, рекомендуется оставлять центровые гнезда на готовой детали.

По возможности унифицировать элементы конструкции хвосто­ виков в целях использования одних и тех же многорезцовых настроек при их обработке (фиг. 220).

Фиг. 223. К определению расстояния оси отверстия до стенки.

Технологические требования к конструкциям деталей машин

327

Рекомендуется везде, где это возможно, конструктивно оформлять

сферические выпуклые поверхности	со	срезом перпендикулярно
оси (фиг. 221).	по	возможности сквозные
О т в е р с т и я . Предусматривать

отверстия, так как обработка их значительно легче обработки глу­ хих. Конфигурация глухих отверстий должна быть увязана с кон­

струкцией применяемого		осевого	/inl^
инструмента,	например, раз-
вертки (фиг.	222, а) или	зенкера
(фиг. 222, б).			й/

Фиг. 221. Сферическая по­	Фиг. 222. Конфигурация глухих
верхность со срезом по оси.	отверстий, увязанная с геомет­
	рией режущего инструмента.

Отверстия должны располагаться не ближе определенного рас­ стояния от стенки детали: А > -у- -f R (фиг. 223), а для отверстий

под соединительные болты А > 4 ^ + R, где Dt — диаметр описанной

окружности гайки.

Расстояния между отверстиями назначать с учетом возможности применения многошпиндельных сверлильных головок. Унифи­ цировать расположение и размеры отверстий во фланцах в целях применения многошпин­ дельных головок. Количество отверстий во фланцах выбирать таким, чтобы можно было сверлить их нормальной трех-или четырех­ шпиндельной, головками с последовательным поворотом.

При сверлении входная и выходная по­ верхности должны быть во избежание по­ ломки сверл перпендикулярными к оси отверстия.

При расположении нескольких отверстий на одной оси рекомен­ дуется с целью одновременной обработки уменьшать последовательно размеры отверстий на величину, превышающую припуск на обработку предшествующего отверстия.

При сверлении отверстий в пазах назначать их диаметры меньше ширины пазов на 0,5—1 мм.

328Технологические требования к конструкциям деталей и узлов машин

Уступенчатых отверстий наиболее точной назначать сквозную ступень.

Конструкция вогнутой сферической поверхности должна пре­ дусматривать сквозное или глухое отверстие, чтобы при обработке

еене было нулевых скоростей резания (фиг. 224).

Рекомендуется избегать канавок в отверстиях, обрабатываемых на сверлильных и агрегатных станках, так как этим усложняется обработка, а также избегать применения механически обрабатывае­ мых выточек, предусматривая вза-

Фиг. 224.	Конструктивное	Фиг. 225. Замена выточки литой
оформление вогнутой сфери-		поверхностью,
ческой	поверхности.

Р е з ь б а . Рекомендуется применение на нарезаемом отверстии заходной фаски.

Размеры сбега резьбы, нарезаемой метчиком в глухом отверстии без канавки, должны устанавливаться втри нитки для чугуна и в пять ниток для стали.

При резьбофрезеровании наличие канавок для выхода фрезы необязательно.

Резьба должна быть нормализована не только для данной машины, но и в рамках всех резьб, применяемых на данном заводе или в дан­ ной отрасли промышленности. Следует избегать, где это возможно, применения резьб малого диаметра (6 мм и ниже) ввиду частой поломки метчиков при механическом нарезании таких резьб.

При нарезании резьбы на концах валиков предусматривать сбег

резьбы.	п о в е р х н о с т и .	Конфигурация обрабаты­
П л о с к и е

ваемых плоских поверхностей должна обеспечивать по возможности равномерный и безударный съем стружки.

Размеры обрабатываемых плоских поверхностей должны быть увязаны с размерами нормальных фрез, т. е. ширины обрабатывае­ мых поверхностей должны быть унифицированы в соответствии с нормальным рядом диаметров торцовых фрез или длин вальцовых фрез.

В случае, когда не предусмотрен выход для режущего инстру­ мента, переходная часть обрабатываемых плоских поверхностей

Технологические требования к конструкциям деталей машин

329

должна соответствовать размерам и виду поверхности режущего инструмента (фиг. 226 и 227).

т-

I

Фиг.	226.	Конструктивное		Фиг.	227. Конструктив­
оформление		переходной	части	ное оформление переход­
плоской	поверхности,		обрабо­	ной части плоской поверх­
танной торцовой фрезой.				ности,	обработанной ци­
				линдрической фрезой.

Ф а с о н н ы е п о в е р х н о с т и . Радиусы вогнутых и выпук­ лых поверхностей должны быть увязаны с размерами нормальных полукруглых выпуклых и вогнутых фрез_.

П а з ы	и г н е з д а .	Пазы
должны по	возможности допускать

		Разрез	по АЙ
		JT	*	1
Фиг. 228.	Конструктивное	Фиг. 229.	Конструктивное
оформление	переходной части	оформление		гнезда.
	паза.

обработку на проход. При невозможности обработки на проход переходная часть паза должна соответствовать радиусу фрезы (фиг. 228). Глубина и ширина пазов должна выбираться в соответ­ ствии с размерами нормальных пазовых фрез.

330 Технологические требования к конструкциям деталей и узлов машин

Радиусы закругления у основания гнезд должны быть одинако­ выми по всему периметру (фиг. 229) и должны соответствовать раз­ мерам и геометрии нормальных пазовых фрез.

Изложенные технологические требования к конструктивному

оформлению	деталей	машин	не	могут, разумеется, претендовать
на освещение	этого	вопроса	с	исчерпывающей полнотой. Однако

они достаточно убедительно иллюстрируют необходимость увязки конструкции деталей машин с технологией их производства. Уста­ новление общих требований, предъявляемых технологией произ­ водства к конструкции машины и ее элементов, позволяет сделать попытку комплексного анализа конструкций с технологической точки зрения. Представляется, что такой анализ может быть построен на базе изложенных основных положений. При этом возможно, что наиболее целесообразное построение комплексного анализа должно быть направлено от конечной стадии к начальной стадии производ­ ства, т. е. от требований, вытекающих из технологии общей сборки, к требованиям, предъявляемым процессами выполнения заготовок для деталей машин. Однако до детальной разработки вопроса о ком­ плексном анализе преждевременно делать какие-либо выводы.

Необходимо учитывать, что разработка разнообразных и в осо­ бенности сложных конструкций деталей машин, полностью отвечаю­ щих производственным условиям, может быть связана с технологи­ ческими задачами, решение которых по силам только специалистам в различных областях технологии (обработки давлением, литейного производства, механической обработки и т. п.). Поэтому консульта­ ция соответствующих специалистов-технологов в процессе конструи­ рования деталей машин безусловно необходима и целесообразна. Опыт наших передовых заводов в создании новых конструкций с участием технологов показывает исключительно благоприятные результаты такой совместной работы конструкторов и технологов. В этом случае при запуске новых конструкций в производство зна­ чительно ускоряется процесс их технологической отладки и сокра­ щаются до минумума исправления и изменения конструкций, вызы­ ваемые требованиями технологии производства.