- •Воронежский государственный технический
- •Университет
- •В.М. Пачевский
- •Технология машиностроения
- •Деталь как объект производства
- •Основные требования к детали
- •1.2. Точность обработки
- •1.2.1. Факторы, определяющие точность обработки
- •1.2.2. Факторы, влияющие на точность обработки
- •1.2.3. Методы исследования точности
- •1.2.4. Методы обеспечения заданной точности
- •1.3. Качество поверхности
- •1.3.1. Основные понятия и определения
- •1.3.2. Параметры оценки и измерение шероховатости
- •1.3.3. Влияние качества поверхности на
- •Материал детали
- •1.5. Технологичность конструкций деталей машин
- •2. Основы проектирования технологических процессов изготовления машин
- •2.1. Основные случаи технологических разработок
- •2.2. Этапы проектирования технологических процессов
- •2.3. Исходные данные для проектирования
- •2.4. Определение вида производства и формы
- •2.5. Технологический контроль рабочего чертежа
- •2.6. Выбор метода получения заготовки
- •Базирование детали. Выбор установочных баз
- •2.7.1. Понятие о базах, их классификация и назначение
- •2.7.2. Основные схемы базирования по опорным базам
- •Методика выбора базирующих поверхностей
- •Выбор маршрута обработки детали
- •2.8.1. Выбор маршрута обработки отдельных
- •2.8.2. Составление маршрута обработки детали
- •2.8.3. Построение операций механической обработки
- •Установление режимов резания и выбор технологического оснащения
- •2.9.1. Установление режимов резания
- •2.9.2. Выбор технологического оборудования
- •2.9.3. Выбор технологической оснастки
- •2.10.Техническое нормирование
- •2.11. Заполнение технологической документации
- •3.1. Обработка наружных цилиндрических поверхностей
- •3.1.1. Токарная обработка
- •3.1.2. Шлифование
- •3.1.3. Отделочные виды обработки
- •3.1.4. Приспособления для токарных и шлифовальных
- •3.2. Обработка внутренних поверхностей тел вращения (отверстий)
- •3.2.1. Виды отверстий и способы их обработки
- •3.2.2. Обработка на сверлильных станках
- •3.2.3. Обработка на расточных станках
- •3.2.4. Обработка на шлифовальных станках
- •3.2.5. Обработка на протяжных станках
- •3.2.6. Отделочные виды обработки отверстий
- •3.2.7. Режущие инструменты для обработки отверстий
- •3.2.8. Приспособления для обработки отверстий
- •3.3. Обработка плоских поверхностей
- •3.3.1. Методы обработки плоских поверхностей
- •3.3.2. Инструмент для обработки плоскостей
- •3.3.3. Приспособления, применяемые
- •3.4. Обработка сложных поверхностей
- •3.4.1. Виды сложных поверхностей и их классификация
- •3.4.2. Методы обработки сложных поверхностей
- •3.5. Образование резьбовых поверхностей
- •3.5.1. Виды резьб, их назначение и классификация
- •3.5.2. Нарезание наружной резьбы
- •3.5.3. Нарезание внутренней резьбы
- •3.6. Обработка зубчатых поверхностей
- •3.6.1. Виды зубчатых колес, их назначение
- •3.6.2. Основные методы обработки зубьев
- •3.6.3. Обработка зубьев червячных пар
- •3.6.4. Отделочные виды обработки зубчатых колес
- •3.7. Обобщенная таблица шероховатости поверхности,
- •3.8. Особые методы обработки
- •3.8.1. Обработка металла давлением в холодном
- •3.8.2. Электрические методы обработки
- •4. Групповая обработка - основа эффективного производства
- •4.1. Основы групповой обработки
- •4.2. Возможности создания гибкого автоматизированного производства на базе групповой технологии и расширения технологических возможностей станков
- •5. Сборка машин
- •6. Приспособления в машиностроении
- •6.1. Классификация приспособлений
- •6.2. Основные положения, необходимые
- •3 94026 Воронеж, Московский просп., 14
Материал детали
Выбор материалов для деталей машин является ответственным этапом проектирования. Правильно выбранный материал в значительной мере определяет качество детали и машины в целом.
Выбирая материал, учитывают в основном следующие факторы: соответствие свойств материала главному критерию работоспособности (прочность, износостойкость и др.); требования к массе и габаритам детали и машины в целом; другие требования, связанные с назначением детали и условиями ее эксплуатации (противокоррозионная стойкость, фрикционные свойства, электроизоляционные свойства и т. д.); соответствие технологических свойств материала конструктивной форме и намечаемому способу обработки детали (штампуемость, свариваемость, литейные свойства, обрабатываемость резанием и пр.); стоимость и дефицитность материала.
Черные металлы, подразделяемые на чугуны и стали, имеют наибольшее распространение. Это объясняется прежде всего их высокой прочностью и жесткостью, а также сравнительно невысокой стоимостью. Основные недостатки черных металлов - большая плотность и слабая коррозионная стойкость.
Цветные металлы — медь, цинк, свинец, олово, алюминий и некоторые другие—применяют главным образом в качестве составных частей сплавов (бронз, латуней, баббитов, дюралюминия и т. д.). Эти металлы значительно дороже черных и используются для обеспечения особых требований, таких как легкость, антифрикционные и антикоррозионные свойства и др.
Неметаллические материалы — дерево, резина, кожа, асбест, металлокерамика и пластмассы также находят широкое применение.
Порошковые материалы получают методом порошковой металлургии, сущность которой состоит в изготовлении деталей из порошков металлов путем прессования и последующего спекания в пресс-формах. Применяют порошки однородные или из смеси различных металлов, а также из смеси металлов с неметаллическими материалами, например с графитом. При этом получают материалы с различными механическими и физическими свойствами (например, высокопрочные, износостойкие, антифрикционные и др. В машиностроении наибольшее распространение получили детали на основе железного порошка. Детали, изготовленные методом порошковой металлургии, не нуждаются в последующей обработке резанием, что весьма эффективно при массовом производстве. В условиях современного массового производства развитию порошковой металлургии уделяется большое внимание.
В литературе /19/ представлены рекомендации по применению конкретных марок материалов и способов получения заготовок из них для наиболее распространенных деталей машин.
1.5. Технологичность конструкций деталей машин
Рациональные конструкции машин, обеспечивающие необходимые эксплуатационные требования, не могут быть созданы без учета трудоемкости и материалоемкости их изготовления.
Соответствие конструкций машин требованиям минимальной трудоемкости и материалоемкости определяет технологичность конструкции.
Однако трудоемкость и материалоемкость изготовления машины зависят не только от конструкции, но и в значительной степени от выбранного технологического процесса, его оснащенности и режимов обработки. Поэтому при определении технологичности конструкции машины необходимо исключить влияние принятого технологического процесса, чтобы можно было определять степень технологичности данной конструкции машины как отношение трудоемкости ее изготовления к трудоемкости изготовления других конструктивных вариантов этой машины в аналогичных, сопоставимых производственных условиях.
Технологичность конструкции машины, деталей и узлов необходимо оценивать в процессе ее создания, при технологическом контроле чертежей в период разработки конструкции машины. Предварительно разработанный чертеж детали, узла или машины поступает на технологический контроль, а затем - на окончательную конструктивную разработку. Однако оценка технологичности конструкции при этих условиях может оказаться субъективной, если она зависит только от уровня знаний технолога, осуществляющего технологический контроль.
При объективной оценке технологичности конструкции машины, ее деталей и узлов учитывают положительные факторы, определяющие технологичность конструкции. К ним относятся:
оптимальные формы деталей, обеспечивающие изготовление заготовок с наименьшими припусками и наименьшим количеством обрабатываемых поверхностей; наименьший вес машины; наименьшее количество наименований материалов, применяемых в конструкции машины; взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальными значениями полей допуска; стандартизация и унификация деталей и узлов, а также их отдельных конструктивных элементов (резьб, модулей зубчатых колес, радиусов, галтелей и т. д.).
Выбор оптимальных форм детали зависит от ее конструктивного и эксплуатационного назначения. Оценка технологичности данной детали может быть основана на сравнении трудоемкости изготовления различных конструктивных вариантов этой детали.
Чтобы обеспечить условия создания оптимальных форм деталей, применяют определенные технологические методы изготовления и обработки заготовок.
Так, корпусные детали изготовляют, как правило, литыми или сварнолитыми, а также штампосварными. Конструкции литых заготовок (чугунных или стальных) корпусных деталей должны отвечать требованиям машинной формовки: толщина стенок в разных сечениях не должна иметь резких отклонений и переходов. Конструкции деталей из цветных сплавов должны быть удобными для литья в постоянные металлические формы. Оптимальная конструктивная форма корпусной детали, обрабатываемая с наименьшей трудоемкостью, должна отвечать следующим основным условиям:
- деталь по возможности должна быть правильной геометрической формы, обеспечивающей возможность ее полной обработки от одной базы: от плоскости и двух установочных отверстий на ней.
- конструкция детали должна обеспечивать возможность обработки плоскостей и торцов с отверстиями на проход, поэтому плоскости и торцы не должны иметь выступов, мешающих этой обработке. Размеры обрабатываемых отверстий внутри детали не должны превышать соосных им отверстий в наружных стенках детали.
- корпусная деталь не должна иметь поверхностей, не перпендикулярных к осям отверстий как у входа, так и на выходе сверла.
- в корпусных деталях следует избегать многообразия размеров отверстий и резьб.
- корпусную деталь нужно обрабатывать по возможности без спаривания с другой корпусной деталью.
Основные требования, предъявляемые к технологичности конструкций деталей, представляющих собой тела вращения без отверстий, а также деталей сложной формы этого вида, изготовляемых в большинстве случаев из прутка или штампованной заготовки, реже - из отливок, заключаются в следующем:
- конструкция деталей должна предусматривать небольшое количество обрабатываемых поверхностей, сопрягаемых с другими деталями;
- конструктивная форма деталей должна обеспечивать возможность штамповки их в закрытых штампах, для чего следует избегать удлиненных выступов, сечений с большой разностью толщин, глубоких полостей и т. п.
При несоблюдении этих условий штампованные заготовки имеют только приближенную форму к готовой детали и обычно проходят значительное количество операций механической обработки, даже нерабочих поверхностей, с большими отходами металла в стружку.
Основные требования, предъявляемые к технологичности конструкции деталей тел вращения, имеющих сквозные отверстия, а также деталей типа дисков, изготовляемых из отливок, штамповок, листа и ленты, характеризуются следующими условиями:
- конструкция деталей должна предусматривать обработку только сопрягаемых поверхностей, а форма деталей должна обеспечивать возможность получения заготовок с минимальными припусками;
- конструкция этих деталей должна предотвращать их деформацию при термической обработке;
- допуски на размеры точных деталей при обеспечении надлежащих эксплуатационных требований не должны усложнять технологии производства.
Технологичность конструкций мелких и крепежных деталей, изготовляемых из отливок, штамповок и пруткового материала, обеспечивается небольшим количеством обрабатываемых поверхностей с минимальными припусками на обработку.
Основным требованием, предъявляемым к форме мелких деталей, является возможность их изготовления высокопроизводительными методами: штамповкой на ковочных машинах или ковочных прессах, литьем под давлением с одновременной формовкой и заливкой нескольких деталей, изготовлением деталей из ленты на автоматизированных прессах, а также формообразованием деталей из пруткового материала методом холодной высадки или высадки с индукционным нагревом.
Относительно более технологичной следует считать конструкцию машины, в которой применено наименьшее количество наименований различных материалов. Многообразие материалов усложняет процесс производства и прежде всего заготовительные операции, а также механическую обработку, так как разные марки материала требуют применения инструментов с различными углами заточки и различных режимов резания. При многообразии марок материала увеличиваются номенклатура и запасы материалов на складах; возрастает вероятность простоя оборудования из-за отсутствия той или иной марки и профиля материала, что приводит к необходимости замены одного профиля другим с соответствующим увеличением трудоемкости изготовления деталей, узлов и машины.
Обеспечение взаимозаменяемости узлов и деталей с оптимальными значениями допусков является также существенным фактором, характеризующим технологичность конструкции машины. Отсутствие взаимозаменяемости узлов и деталей значительно увеличивает трудоемкость изготовления машин вследствие пригоночных или регулировочных работ. Взаимозаменяемость деталей и узлов машины предусматривает их изготовление с размерами в определенном поле допуска.
Однако чем точнее размеры, тем больше трудоемкость изготовления детали, т. е. машина становится менее технологичной. Трудоемкость деталей, изготовляемых с высокой точностью, значительно увеличивается из-за дополнительных доводочных операций. Поэтому точность изготовления деталей должна находиться в пределах оптимальных значений допусков, обеспечивающих взаимозаменяемость деталей, качество и эксплуатационные требования, предъявляемые к машине или механизму.
Технологичность конструкции машины значительно улучшается в результате использования конструктором большого количества нормализованных, стандартизованных и унифицированных (т.е. геометрически и физически тождественных) узлов и деталей.
Помимо унифицированных деталей, в конструкции каждой машины есть значительное количество оригинальных деталей, которые, различаясь по форме, могут иметь отдельные обрабатываемые поверхности, аналогичные с поверхностями других деталей этой машины. Суммарное количество диаметров отверстий и валов, шпоночных и шлицевых соединений, резьб, модулей зубчатых колес, диаметров и длин крепежных деталей, различных допусков размеров на валы и отверстия и т. п. также может быть сведено до минимального. При этом необходимое количество типоразмеров режущего, мерительного и других видов инструмента будет также значительно сокращено.
Таким образом, конструкция машины, имеющая максимально возможное количество унифицированных конструктивных элементов деталей, является более технологичной по сравнению с машиной, в которой такая унификация не сделана или недостаточна.