Основы технологии машиностроения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Технологичность конструкции и её показатели

Технологичность - совокупность свойств конструкции изделия, характеризующих ее с точки зрения затрат труда и средств на производство, при условии соблюдения заданных показателей качества изделия.

Технологичным будет считаться изделие (деталь, сборочная единица, машина), которое при соблюдении требуемого качества будет иметь минимальные трудоемкость и себестоимость изготовления. Таким образом, основными показателями технологичности являются трудоемкость и себестоимость изготовления изделия.

Понятие технологичности относится не только к этапу производства изделия, но и к периоду его эксплуатации и ремонта.

При оценке технологичности конструкции обязательно учитывается объем выпуска изделия и условия выполнения работ. В этой связи, изделие технологичное в условиях массового типа производства может оказаться абсолютно нетехнологичным при единичном производстве.

В процессе разработки конструкции изделия обязательно проводится отработка ее на технологичность (данное мероприятие является элементом технологической подготовки производства).

Основные требования к технологичности конструкции детали с точки зрения ее механической обработки:

1. Возможная простота конструкции. Простая форма детали также является важнейшей характеристикой технологичности при выборе метода получения заготовки.

2. Наличие поверхностей удобных для установки и закрепления в приспособлениях при обработке на станках на всех операциях.

3. Обрабатываемость материала детали резанием, вид термообработки.

4. Доступность всех поверхностей детали для обработки на станках и непосредственного измерения. Отсутствие сложных обрабатываемых поверхностей.

5. Унификация размеров и конструктивных элементов детали с целью сокращения номенклатуры режущего инструмента и исключения специальною инструмента.

6. Отсутствие мест резкого изменения формы, острых краев, буртиков, являющихся концентраторами напряжений.

7. Достаточная жесткость для применения производительных методов обработки и обработки на высоких режимах резания.

8. Наличие канавок для выхода инструмента.

9. Возможность получения требуемой точности размеров, величины шероховатости и точности взаимного расположении поверхностей детали при обработке на станках нормальной точности.

Помимо вышеперечисленных для деталей различных типов (корпусов, валов, зубчатых колес, рычагов и ...) существует ряд специфических требований.

Приведенные выше показатели являются качественной оценкой технологичности конструкции детали. При количественной оценке технологичности помимо трудоемкости и себестоимости изготовления детали (основные показатели) рассмотримется ряд дополнительных показателей:

1. Коэффициент унификации конструктивных элементов.

Куэ = Qу.э/Qэ

где Qy.э - число унифицированных конструктивных элементов, Оэ - общее число элементов детали.

2. Коэффициент применяемости стандартизованных обрабатываемых поверхностей.

К п.cт = Dо.с/Dм.о

где Do.c - число поверхностей обрабатываемых стандартным инструментом, Dм.о - общее число поверхностей подвергаемых механической обработке.

2. Коэффициент использования материала.

Ким = q/Q ,

где q - масса детали, кг, Q - масса заготовки, кг.

4. Максимальное значение квалитета обработки,

5. Максимальное значение параметра шероховатости обрабатываемых поверхностей Ra.

2. Метод автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках

При обработке по этому методу станок настраивается на выполнение заданных размеров, после чего обрабатывается вся партия заготовок. Т.о. требуемый размер достигается автоматически, почти независимо от квалификации и внимания рабочего.

Настройка станка заключается в установке РИ на определенном расстоянии отн-но установочных элементов приспособления. Настройка может выполняться различными методами, в том числе методом пробных ходов и промеров. В процессе обработки партий заготовок выполняются выборочные контрольные промеры.

Преимущества метода:

1. Повышение точности обработки и снижение брака: точность обработки не зависит от минимальной величины снимаемой стружки, т.к. припуск на обработку принимается заведомо больше, точность не зависит от внимания и квалификации рабочих;

2. Рост производительности обработки за счет сокращения затрат времени на разметку, пробные ходы и промеры. Функции рабочего сводятся к вкл./выкл. станка, установке/снятию заготовки, периодическому выполнению контрольных промеров.

3. Рациональное использование рабочих высокой квалификации: на настроенных санках работают низкоквалифицированные рабочих, настройку станков, обслуживание оборудования - высококвалифицированные, при этом один настройщик обслуживает от 8 до 12 станков.

4. Высокая производительность труда, снижение брака, уменьшение потребности в квалифицированной рабочей силе приводят к снижению себестоимости выпускаемой продукции.

Недостатки:

1. Необходимость в точных однородных заготовках, поскольку обработка на настроенных станках предполагает снятие строго определенных припусков;

2. При обработке парных заготовок на точность размеров оказывает влияние износ инструмента;

3. Необходима тщательная технологическая подготовка производства с подробной разработкой технологических операций, схем настройки станков, часто надо изготавливать спец. приспособления.

Метод используется в серийном, КС и массовом производстве. В единичном и мелкосерийном не применяется, т.к. при небольших объемах выпуска не окупаются затраты на разработку тех. Процесса, настройку станков, изготовление точных, исходных заготовок.

3. Метод пробных ходов и промеров

При этом методе инструмент устанавливается на выдерживаемый размер индивидуально для каждой из обрабатываемой заготовок. Установка на размер осуществляется в такой последовательности:

1. Снятие пробной стружки с короткого размера обрабатываемой поверхности;

2. Замер получившегося размера;

3. Опред. Отклонения полученного размера от требуемого значения;

4. Внесение поправки в первоначальное положение инструмента (ее отсчитывают по делению лимба станка);

Так продолжается до тех пор, пока требуемый размер не будет получен. После чего поверхность обрабатывается на всей ее протяжении.

При обработке следующей заготовки все действия по установке инструмента на размер повторяются.

В методе пробных ходов и промеров часто применяют разметку. В этом случае на поверхность исходной заготовки спец. инструментами (чертилками, штангенрейсмусами) наносят контур будущей детали, положения отверстий, ока выемок.

При последующей обработке рабочий стремится совместить траекторию перемещения РИ с линией разметки.

Преимущества:

1. На неточном оборудовании позволяет получить высокую точность обработки, т.к. рабочий высокой квалификации методом пробных ходов и промеров может компенсировать точность станка;

2. При обработке партий заготовок исключается влияние износа инструмента на точность получаемых размеров (износ компенсируется при каждой новой установке);

3. При неточной заготовке позволяет правильно распределить припуск и предотвратить появление брака из маломерной заготовки при разметке часто удается «выкроить» контур детали и получить годное изделие;

4. Нет необходимости в изготовлении сложных и дорогостоящих приспособлений, т.к. взаимное положение обрабатываемых поверхностей определяется не приспособлением, а разметкой.

Недостатки:

1. Зависимость достигаемой точности от минимальной толщины снимаемой стружки. Например, при точении заточенным резцом не м.б. снят слой металла больший, чем 0,02 мм. След-но, в размер заготовки мы не можем внести поправку меньшую, чем эта величина;

2. Появление брака по вине рабочего, от внимания которого зависит точность обработки;

3. Низкая производительность труда(из-за больших затрат времени на разметку, пробные ходы и промеры);

4. Высокая себестоимость обработки детали из-за низкой производительности и высокой зарплаты квалифицированным рабочим.

Применяется в единичном, МС о опытном производстве, в ремонтных и инструментальных цехах, тяжелом машиностроении. В серийном производстве метод применяется для «спасения» брака по литью и штамповке.

В условиях КС, серийного и массового производства данный метод применяется при шлифовании, поскольку позволяет компенсировать неравномерный и интенсивный износ абразивного инструмента.

Для более производительной обработки в этом случае прим. активный контроль, т.е. проводят измерения непосредственно в ходе обработки, по результатам которых корректируют положение инструмента.

4. Метод полной взаимозаменяемости (определение, решение проектной задачи, преимущества и недостатки)

Метод ПВ обеспечивает достижение требуемой точности замыкающего звена РЦ путем включения в нее составляющих звеньев баз их подбора, выбора или изменения значений

Последовательность решения проектной задачи:

1) Для всех составляющих звеньев назначаются допуски, исходя из средних значений допуска или среднего количества единиц допуска приходящегося на размер

;;

n - число звеньев; - среднее значение единиц поля допуска; -величина единицы поля допуска i-го звена.

Расчет через предпочтителен, особенно в случае когда номинальные значения составляющих звеньев значительно различаются. Он позволяет назначить допуски по одному квалитету. При расчете технологических РЦ назначенные допуски должны соответствовать методам обработки, которыми они получаются

2) Проверяется правильность назначения допусков:

Если уравнение выполняется, то производится корректировка

3) Для всех составляющих звеньев кроме одного выбранного в качестве регулирующего производится размещение поля допуска относительно номинального значения, при этом поле допуска следует откладывать в «металл»

4) Определяется середина поля допуска регулирующего звена исходя из требуемого расположения поля допуска замыкающего звена

5) Определяются max и min значения регулирующего звена

;

6) Производится проверка правильности расчета

;

Преимущества МПВ:

1) простота достижения требуемой точности РЦ сводится к простому соединению составляющих звеньев без их выбора, подбора.

- с высокой точностью может быть определена продолжительность сборочной операции, что дает возможность использовать метод в поточном производстве.

- упрощает автоматизацию и механизацию ТП

- снижается потребность в квалифицированной рабочей силе

2) Метод дает возможность в полной мере использовать преимущества специализации и кооперации производства

3) Уменьшается простой машин при выполнении ремонтных операций.

Недостатки МПВ:

- при большом количестве звеньев РЦ допуски на составляющие звенья очень малы, что далает невозможным и неэффектным получение этих составляющих звеньев с высокой точностью

Метод находит применение при решении короткозвенных РЦ (3-4). К таким звеньям в большинстве случаев относятся технологические операционные РЦ.

5. Базирование призматических далей

Установочные базы - поверхность с точками (1,2,3) -лишает заготовку трех степеней свободы. Как правило, в её качестве выбирают поверхность с наибольшими габаритами, что позволяет расположить опорные точки на максимальном удалении друг от друга. Такое расположение минимизирует влияние на точность установки микронеровностей и дефектов базовой поверхности. Лишает возможности перемещения вдоль z и возможности вращения отн-но x,y.

Направляющая база находится в контакте с двумя опорными точками(4,5). Как правило, это самая длинная поверхность заготовки. Лишает заготовку возможности перемещения вдоль х и вращения отн-но z.

Опорная база (6)- лишает заготовку возможности перемещения вдоль «у». В качестве этой базы может быть выбрана любая поверхность заготовки, даже самая маленькая. Желательно, чтобы на ней отсутствовали дефекты (заусенцы, литейные швы…)

Дефект одной и той же высоте h при большем расстоянии между опорами приводит к меньшей погрешности.

Установка на плоскость и 2 пальца

Точки 1,2,3 - установочная база. Точки 4,5 - двойная опорная база, лишает заготовку двух степеней свободы, возможности перемещения вдоль y,x. Поверхность заготовки (отверстие), контактирующая с цил пальцем. Точка 6 - опорная база, отверстие заготовки, контактирующее со срезанным (ромбическим) пальцем. Линает заготовку возможности поворота отн-но z. Из-за наличия зазоров между пальцами и отверстиями возможен перекос заготовки (П), что вызывает погрешность базирования. Для уменьшения этой погрешности отв-я желательно выполнять на max расстоянии друг относ друга.

Для уменьшения погрешности базирования один из пальцев выполняется срезанным, в этом случае мы сокращаем влияние на точность установки непостоянство межосевых расстояний отверстий у заготовок.

Чтобы все заготовки рассматриваемой партии могли быть установлены в приспособление, правый цил палец должен иметь небольшой диметр, что приводит к большим перекосам П. Если его выполнить срезанным, величина перекоса уменьшится.

Данная схема обеспечивает хороший доступ ин-та к обрабатываемым поверхностям и широко используется при обработке заготовок на концевых операциях, когда за одну установку стремятся обработать как можно больше поверхностей. Это характерно для станков с ЧПУ, и т.д.

Минусы схемы - наличие погрешности из-за перекоса, интенсивный износ пальцев.

6. Проверочные технологические базы

Проверочные ТБ - поверхность, линия или точки заготовок, по отношению к которой производится выверка ее положения на станке или установке РИ при обработке. Также базы прим. в единичном, МС и ремонтном производстве, в тяжелом машиностроении, а также при сборке высокоточных соединений и машин.

При обработке необходимо обеспечить параллельность растачиваемого отверстия и поверхности М. Для этого путём перемещения клиновых подкладок (1) производят выверку положения заготовки на станке. При выверке добиваются неизменности показаний индикаторов на позициях (2), что гарантирует параллельность оси шпинделя и поверхности М.В дальнейшем производят растачивание.

В качестве проверочных ТБ могут использоваться линии разметки , а так же сами поверхности , подвергаемые обработке.

«+» таких баз: нет необходимости в изг. сложных приспособлений, нет необходимости в точной обработке контактных поверхностей, возможность исправить брак заготовок путём рационального распределения припуска в процессе выверки, что особенно важно в тяжёлом машиностроении при высокой стоимости заготовки.

« - » : низкая производительность труда, в результате большие затраты времени на выверку.

7. Искусственные технологические базы. Дополнительные опорные поверхности. Вспомогательные опоры

Если конфигурация заготовки не дает возможность выбрать т.б., обеспечивающие точную установку и надежное закрепление, у заготовки создают искусственные т.б.

Размеры пов-ти Б недостаточны для точной установки, поэтому при получении отливки создают бобышку, выполняющую функцию искусственной т.б. К искусственным базам также относятся пов-ти, которые для повышения точности установки обрабатываются с большей точностью, чем это необходимо по чертежу. Центровые отверстия валов также являются искусственными т.б. В большинстве случаев искусственные базы не предусмотрены в детали, и если они мешают детали выполнять свои функции в машине, их после обработки удаляют.

При установке в приспособление заготовок большой массы или недостаточной жесткости под действием сил резания, зажима или силы тяжести может произойти их деформация, что снижает точность обработки. В этом случае часто используют дополнительные опорные поверхности. Например, при обработке длинных валов в патроне, дополнительно заготовку зажимают задней бабкой (задним центром).

При такой установке появляются идеальные опорные точки. Возникает неопределенность базирования, т.к. непонятно, какие поверхности действительно определяют положение заготовки. Поэтому при необходимости использования дополнительных поверхностей необходимо обеспечить высокую точность их расположения относительно основных баз. Центровое отверстие должно быть соосно наружной цилиндрической поверхности. В следствие этого более эффективно использование дополнительных опор, выполняемых как вспомогательные.

В нерабочем состоянии под действием пружины 3 опора 2 располагается выше уровня основных опор. После установки заготовки она фиксируется сухарем 4 силой Р превращается в неподвижную опору, что значительно увеличивает жесткость заготовки при обработке. Функцию вспомогательной опоры при обработке длинных валов выполняет люнет. Вспомогательные опоры не используются для базирования, а служат для повышения жесткости и устойчивости заготовки.

8. Принцип единства (совмещения) баз

При назначении технолог. Баз мех. обработки в их качестве следует использовать поверхности, являющиеся одновременно конструкторскими и измерительными базами детали. В этом случае обработка деталей осуществляется по размерам, проставленным в чертеже с использованием всего поля допуска. Пример: при обработке нужно обеспечить размеры А и А₁.

1-ый вариант тех. проц.:

1) От контактной базы К обрабатывается поверхность N, выдерживается размер А₁.

2) От контактной базы К обрабатывается паз, выдерживается размер А₂.

Размер А непосредственно при обработке не выдерживается, а является замыкающим звеном технологической размерной цепи. ТА₀^(0,2)=ТА₁+ТА₂. В соответствии с формулой для обеспечения точности звена А обработку размера А₁необходимо вести с гораздо большей точностью, чем указано на чертеже. Для данного варианта тех.проц. принцип единства баз на второй операции не выдерживается, т.к. обработка производится не от измерительной базы размера А (пов. N), а от пов-ти К.

2 -ой вариант.

1-ая операция та же. 2) С использованием спец. приспособления под контактной базой N обрабатываем паз, выдерживая размер А.

Оба размера выдерживаются от технологических баз, являющихся одновременно измерительными. Обработка ведется по чертежным размерам с использованием всего поля допуска.

3 -ий вариант.

Обработка выполняется на одной операции за один установ детали. Размеры А и А₁ выдерживаются с использованием набора фрез либо на станке с ЧПУ при последовательной работе двумя инструментами.

Для обоих случаев размер А₁ выдерживается от контактной базы К, размер А от настроечной базы N. Принцип единства баз соблюдается. Обработка ведется по чертежным размерам и допускам.

Каждый из рассмотренных вариантов имеет свои преимущества и недостатки: в 1-ом необходим пересчет и уточнение допусков, что снижает производительность обработки, но применяются простые приспособления. Применяется, когда допуск на размер А большой. Во 2-ом варианте принцип единства баз соблюдается, но используется сложное и неудобное приспособление. В 3-ем варианте необходимо комплексное применение инструмента со строго определенной разностью диаметров или применение дорогого станка с ЧПУ. Но в большинстве случаев необходимо стремиться к соблюдению принципов единства баз.

9. Принцип постоянства баз. Организованная смена баз

Заключается в том, что при разработке тех. процесса необходимо стремиться к использованию в качестве базовых одних и тех же поверхностей заготовки, не допуская их необоснованной смены, за исключением смены черновой базы.

Пример: выдержать точность размера А.

1-й вариант: пов-ть К считается предварительно обработанной, что дает возможность использовать её в качестве технол. базы.

1) От контактной базы К фрезеруется пов-ть М, выдерживается размер А₃.

2) От контактной базы К растачиваем отверстие 1, выдерживается размер А₂.

3) От контактной базы М растачиваем отверстие 2, выдерживается размер А₁.

Размер А непосредственно не образуется при обработке, а формируется как замыкающее звено размерной цепи. Его допуск ТА=ТА₁+ ТА₂+ ТА₃=0,2+0,2+0,2=0,6. Что > требуемого допуска размера А0. След-но, точность обработки не будет обеспечена.

2-й вариант

Первая и вторая операции аналогичны, третья операция: от контактной базы К растачивается отверстие 2, выдерживается размер А₄. Размер А0 - замыкающее звено технол. размерной цепи. Его допуск ТА=ТА₁+ ТА2ТА₂=0,2+0,2=0,4.

Второй вариант обработки предпочтительнее, поскольку обеспечивает большую точность размера А. Размер А определ. из более короткой разм. цепи. В этом варианте принцип единства баз соблюдается, т.к. все размеры выдерживались от базы К. Во многих случаях следование принципу постоянства баз усложняет тех. процессы, требует применения спец. приспособлений, чтобы этого избежать технолог вынужден производить смету баз. При этом необходимо назначить допуски на размеры, связывающие базы с обрабатываемыми поверхностями таким образом, чтобы обеспечить необходимую точность замыкающего звена.

10. Выбор технологических баз первой операции

Технологическая база, используемая при первой установке заготовки, называется черновой технологической базой.

Черновая технологическая база (так же как и базы, применяемые для остальных операций технологического процесса) может быть контактной или проверочной, однако ее назначение имеет некоторые особенности.

В качестве черновой технологической базы следует выбирать поверхность, относительно которой при первой операции могут быть обработаны поверхности, используемые при дальнейших операциях как технологические базы (т. е. черновая база -- это база для обработки чистовых баз).

Для обеспечения точности базирования и надежности закрепления заготовки в приспособлении черновая база должна иметь достаточные размеры, возможно более высокую степень точности (правильность и постоянство формы и взаимного расположения баз у различных заготовок) и наименьшую шероховатость поверхностей.

В качестве черновых баз не следует использовать поверхности, на которых расположены в отливках прибыли и литники, а также швы, возникающие в местах разъемов опок и пресс-форм в отливках под давлением и штампов в поковках и штамповках, удаляемые предварительной слесарной обработкой, нарушающей постоянство расположения поверхностей.

В связи с тем, что точность необработанных поверхностей, применяемых в качестве черновых баз, всегда ниже точности обработанных поверхностей, а шероховатость -- выше шероховатости обработанных поверхностей, черновая база должна использоваться при обработке заготовки только один раз -- при выполнении первой операции. Все последующие операции и установки заготовки необходимо осуществлять на обработанных базовых поверхностях. Исключением могут быть случаи обработки особо точных заготовок, полученных литьем под давлением, точным прессованием, калиброванием, или случаи обработки заготовок, установленных на приспособлениях-спутниках.

Для того чтобы обеспечить правильное взаимное расположение системы обработанных поверхностей детали относительно необработанных, в качестве черновых технологических баз целесообразно выбирать поверхности, остающиеся необработанными.

На рис. 6.21 изображен корпус подшипника, при механической обработке которого черновой технологической базой служит плоскость А, остающаяся необработанной. При установке на черновую базу (плоскость А) производится фрезерование плоскости В на размер а, обеспечивающее параллельность поверхностей А и В. При дальнейшей обработке корпуса подшипника (фрезерование плоскости С на размер Ъ и других поверхностей, сверление отверстий, расточка гнезда М под вкладыш подшипника) в качестве установочной технологической базы используется плоскость В.

11. Погрешность установки. Погрешность базирования

Погрешность базирования обозначается е_б и является составляющей погрешности установки е. Погрешность установки включает в себя погрешность закрепления и погрешность положения заготовки в приспособлении:

Погрешность базирования имеет две разновидности:

1. погрешность связанная с отклонением от точности и требований формы базовых поверхностей.

Непостоянство размера А вызвано погрешностью базирования. Данную составляющую учитывают при обработке черновых технологических баз. При обработке чистовых технологических баз этой составляющей пренебрегают.

2. Погрешность схемы базирования при обработке заготовок на настроенных станках погрешность возникает в том случае, если технологическая база не совпадает с измерительной базой выдерживаемого размера. Погрешность схемы базирования - разность предельных размеров между измерительной базой выдерживаемого размера и настроенным на размер инструментом, или величина колебания измерительной базы на направление выдерживаемого размера.

Технологическая база - поверхности 1-2-3

Измерительная база - а будет занимать разные положения по высоте вследствие непостоянства размера В.

е_б(А) - допуск на размер В.

Определяя размер с - технологическая и измерительная базы совпадают, поверхности 1-2-3. е_б(С) = 0

Если заготовка установлена на втулку или на палец с зазором, то при определении погрешности базирования необходимо учитывать максимальный зазор в сопряжении.

Размер Б: технологическая база - поверхности 4-5, поверхность или точки лежащие на поверхности отверстия.

Измерительная база - ось отверстия.

В зависимости от условий установки измерительная база занимает различные положения в пределах с_мах:

е_б(Б) = S_мах - зазор_мах

Погрешность схемы базирования равна нулю в случае совпадения технологической и измерительной баз, т. е. при соблюдении принципа единства или совмещения баз.

12. Влияние жёсткости на точность размеров обрабатываемых заготовок

Жёсткость технологической системы j - её способность сопротивляться появлению упругих отжатий, по действием деформирующей силы.

При обработке партии заготовок на предварительно настроенном станке под действием сил резания возникают упругие отжатия технологической системы, что приводит к отклонению фактически получаемого размера от размера настроенного.

Н_факт = Н_настр + УУ - суммарное упругое отжатие

У = Р / j Р - сост. силы резания

К_р- поправочный коэф. характеризует геом. РИ и твёрдость обрабатываемого материала (для стали К_р пропорционален НВ²).

При обработке партии заготовок величина К_р и t являются разными для различных заготовок. Непостоянство t связано с погрешностями предыдущей обработки и погрешностей методов получения заготовок (литьё, прокат).

Непостоянство твёрдости связано с предыдущей обработкой, с особенностями производства заготовок по твёрдости.

30 - 50 % от среднего значения партии.

В результат вышеперечисленных причин величина У, будет различной для разных заготовок, что приводит к возникновению соответствующей погрешности:

щ_у(Ду) = щР / j

Поскольку t и НВ зависят от большого числа факторов щ_у является случайной погрешностью и приводит к распределению размеров по методу Гаусса.

Погрешность щ_у называется погрешность связанная с непостоянством упругих отжатий технологической системы.

Величину щ_у можно уменьшить:

1. Применение технологических систем повышенной жёсткости;

2. Уменьшение влияния щР, для чего может применяться:

- использование более точных заготовок

t^x ? const;

- дополнительная термообработка заготовок, с целью стабилизации их твёрдости НВ;

- сортировка по партиям min р-ров, и станок также настраив. мax р-ров, отдельно для каждой группы средн. р-ров

14. Статическая настройка. Погрешность статистической настройки

Метод статической настройки заключается в установке режущих инструментов по различным калибрам и эталонам на неподвижном станке,

Для сокращения времени настройки установка инструмента производится по детали-эталону или специальному калибру, которые располагаются на станке на месте обрабатываемой заготовки. Инструмент доводится до соприкосновения с поверхностью калибра и закрепляется. Одновременно устанавливаются соответствующие упоры. При настройке станка для обработки плоскостных заготовок сточными размерами в качестве установочного калибра часто используется набор мерных плиток. В ряде случаев для установки инструментов применяются специальные установочные приспособления с индикаторными устройствами.

При статической настройке станка в связи с деформациями в упругой технологической системе, зависящими от действия сил резания, температурного режима системы и других факторов, размер обработанного изделия оказывается больше (для охватываемых поверхностей) или меньше (для охватывающих поверхностей) требуемого.

Для компенсации изменения фактических размеров обрабатываемых заготовок установочные калибры или эталонные детали при статической настройке изготовляются с отступлением от чертежа заготовки на величину некоторой поправки Дпопр. В этом случае расчетный настроечный размер Lнрасч установочного калибра определяется по формуле

Здесь Lн.заг -- размер заготовки, который должен быть фактически получен после обработки, когда настройка станка ведется посередине поля допуска заготовки; Дпопр -- поправка, величину которой опред. по формуле

Дпопр=Д1+Д2+Д3

где Д1, Д2, Д3 -- составляющие поправки, учитывающая упругое отжатие режущего лезвия инструмента в процессе обработки.

Величина поправки почти всегда положительна, за исключением тех редких случаев, когда при дополнительномнагружении лезвие инструмента не отжимается, а врезается в металл. В формуле знак минус принимается для случая обработки вала, а знак плюс -- для отверстия.

Как показывает опыт, погрешность определения самой поправки достигает 50 % ее значения. Вследствие этого, а также в связи с дополнительными погрешностями статической настройки (погрешность установки детали-эталона, погрешность установки резца по эталону и др.) она обычно не создает условий для получения точности заготовок выше 8--9-го квалитетов. Это приводит к необходимости дополнять статическую настройку динамической настройкой, проводя добавочное регулирование положения инструментов и упоров при обработке первых заготовок партии.

Вместе с тем значительное сокращение продолжительности настройки станков при установке инструментов по эталонам, особенно при многорезцовой обработке, предопределяет широкое распространение этого метода при крупносерийном и массовом типах производства. К числу больших преимуществ этого метода следует отнести также возможность настройки инструментальных блоков по эталонам вне станка на специальных оптических устройствах, что существенно повышает точность настройки и сокращаетпростои станков при настройке. Этот способ настройки часто применяется при многоинструментной обработке и является основным методом настройки I обрабатывающих центров и других станков с ЧПУ.

Погрешность статической настройки определяют по формуле:

где Дэт - погрешность изготовления и установки эталона (20-40мкм)

Если применяется щуп погрешность находят:

где Дщуп - погрешность изготовления щупа.

15. Динамическая настройка по пробным заготовкам с помощью универсального мерительного инструмента (с учётом переменной СП)

Сущность этого метода настройки станков заключается в том, что установка режущих инструментов и упоров станка производится на определенный рабочий настроечный размер Lн, а правильность настройки устанавливается обработкой некоторого количества m пробных заготовок. Настройка признается правильной, если среднее арифметическое размеров пробных заготовок находится в пределах некоторого допуска Тк на настройку. Задачей расчета настройки в этом случае является определение поля допуска настройки Тн.

Если имеется некоторая совокупность (партия) заготовок, распределение размеров которых подчиняется закону нормального распределения Гаусса со средним квадратическим у, и если эту совокупность заготовок разбить на группы по m штук и определить среднее арифметическое значение размеров внутри каждой из этих групп, то распределение размеров групповых средних Lгр.ср тоже будет подчиняться закону Гаусса со средним квадратическим

При этом центр группирования групповых средних совпадает с центром группирования размеров всей партии заготовок (рис. 4.2). Пренебрегая зносом инструмента, можно считать, что среднее арифметическое размеров m пробных заготовок может отличаться от среднего арифметического всей совокупности (партии) заготовок не более чем на:

Расчет настройки без учета переменных систематических погрешностей. Если центр группирования размеров пробных заготовок располагается по отношению к предельным размерам партии заготовок ближе, чем на расстоянии За (точка М на рис. 4.3), то часть общей кривой рассеяния размеров обработанной партии заготовок может выйти за пределы допуска и возникает опасность появления брака.

Рис. 4.3

Брак является невозможным только в том случае, когда минимальный размер групповых средних пробных заготовок, определяющий положение точки М,

Очевидно, что при этом условии даже в том случае, когда центр группирования групповых средних располагается на расстоянии

левее точки М, он отстоит от границы наименьшего предельного размера заготовки на величину 3у и брак является невозможным.

Аналогично сказанному:

Допуск настройки:

Настроечный размер:

16. Погрешность закрепления

При закреплении заготовки в приспособлении во многих случаях происходит ее перемещение (выжимание из приспособления), приводящее к появлению зазора У между базирующей поверхностью заготовки и соответствующей установочной поверхностью приспособления, по отношению к которой производится настройка станка. Изменение перемещения заготовки при ее закреплении в приспособлении вызывает рассеяние размераа с полем рассеяния щ₃, определяемым в большинстве случаев экспериментальным путем.

Погрешность закрепления ?о₃ зависит от конструкции и состояния зажимного устройства приспособления и от направления усилия зажима. Наименьшая погрешность закрепления, связанная с выжиманием заготовки из приспособления, достигается при направлении зажимного усилия перпендикулярном технологической установочной базе. Однако и в этом случае погрешность закрепления не равна нулю в связи с.неточностью базирующих опорных поверхностей заготовок и наличием контактных деформаций поверхностей стыка. Эти деформации в общем виде описываются нелинейным законом вида

у = сР^п

и могут достигать в отдельных случаях больших значений.

В формуле с -- коэффициент, характеризующий вид контакта, материал заготовки, шероховатость и состояние его поверхностного слоя; Р-- сила, действующая на контактный элемент (опору); п -- показатель степени (меньше единицы).

Контактные деформации поверхностей стыка сопровождаются перемещением технологической и измерительной баз заготовки относительно положения установленного инструмента и поэтому тоже вызывают появление погрешности закрепления.

17. Поргешность связанная с неточностью и износом РИ

Неточность режущего инструмента (особенно мерного инструмента типа разверток, зенкеров, протяжек, концевых пазовых фрез и фасонного инструмента) во многих случаях непосредственно переносится на обрабатываемые заготовки, обусловливая появление систематических погрешностей формы и размеров обрабатываемых поверхностей. Однако в связи с тем, что точность изготовления режущего инструмента на специальных инструментальных заводах или в инструментальных цехах машиностроительных заводов обычно достаточно высока, неточность изготовления инструментов практически мало отражается на точности изготовления деталей. Значительно большее влияние на точность обработки заготовок оказывают погрешности режущего инструмента, связанные с его износом.

Рис. Зависимость износа инструмента Vот длины пути резания

Износ режущего инструмента при работе на настроенных станках по методу автоматического получения размеров приводит к возникновению переменной систематической погрешности обработки. При чистовой обработке заготовок износ резцов происходит по их задней поверхности, что вызывает отдаление вершины от центра вращения заготовки на величину радиального износа и соответствующее увеличение радиуса обточки (или уменьшение радиуса расточки).

В соответствии с общими закономерностями износа при трении скольжения в начальный период работы инструмента, называемый периодом начального износа (участок 1 на рис.), износ наиболее интенсивен. В период начального износа происходит приработка режущего лезвия инструмента, сопровождающаяся выкрашиванием отдельных неровностей и заглаживанием штрихов -- следов заточки режущих граней. В этот период шероховатость обработанной поверхности обычно постепенно уменьшается. Начальный износ Uн и его продолжительность Lн (т. е. продолжительность приработки инструмента) зависят от материалов режущего инструмента и изделия, качества заточки, а также от доводки инструмента и режимов резания. Обычно продолжительность начального износа, выраженная длиной LН пути резания, находится в пределах 500--2000м (первая цифра соответствует хорошо доведенным инструментам, вторая -- заточенным инструментам).

Второй период износа (участок //) характеризуется нормальным износом инструмента, прямо пропорциональным пути резания. Интенсивность этого периода износа принято оценивать относительным (удельным) износом U0 (мкм/км), определяемым формулой U0 = U/L, где U -- размерный износ в микрометрах на пути резания L; L -- путь резания в зоне нормального, износа в километрах.

Длина L пути резания в период нормального износа при обработке стали резцами Т15К6 может достигать 50 км.

Третий период износа (участок ///) соответствует наиболее интенсивному катастрофическому износу, сопровождающемуся значительным выкрашиванием и поломками инструмента, недопустимыми при нормальной эксплуатации инструмента.

18. Погрешности, возникающие вследствие неточности и износа станков

Погрешности изготовления и сборки станков ограничиваются нормами ГОСТов, определяющими допуски и методы проверки геометрической точности станков, т. е. точности станков в ненагруженном состоянии.

Погрешности геометрической точности станков полностью или частично переносятся на обрабатываемые заготовки в виде систематических погрешностей. Величина этих систематических погрешностей поддается предварительному анализу и расчету.

Например, при непараллельности оси шпинделя токарного станка направлению движения суппорта в горизонтальной плоскости цилиндрическая поверхность обрабатываемой заготовки, закрепленной в патроне станка, превращается в коническую. При этом изменение радиуса R заготовки равно линейному отклонению от параллельности оси по отношению к направляющим на длине обрабатываемой поверхности. Неперпендикулярность оси шпинделя вертикально-фрезерного станка относительно плоскости его стола в поперечном направлении (в направлении перпендикулярном подаче) приводит к непараллельности обработанной плоскости по отношению к установочной.

При неперпендикулярности оси шпинделя вертикально-фрезерного станка по отношению к плоскости его стола в продольном направлении возникает вогнутость обработанной поверхности, зависящая от угла наклона шпинделя, диаметра фрезы и ширины обрабатываемой поверхности. Величину вогнутости можно подсчитать аналитически или определить экспериментально.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис 1 Формирование отклонения от плоскости при фрезе

Биение шпинделей токарных и круглошлифовальных станков, вызываемое овальностью подшипников и опорных шеек шпинделей, искажает форму обрабатываемой заготовки в поперечном сечении. Овальность шеек шпинделей в этом случае переносится на заготовку, так как при обработке шейки шпинделей все время прижимаются к определенным участкам поверхностей подшипников.

Биение оси конического отверстия шпинделя вертикально-сверлильного станка по отношению к оси вращения шпинделя вызывает возрастание диаметра просверливаемого отверстия в связи с его "разбивкой". Износ станков приводит к увеличению систематических погрешностей обрабатываемых заготовок. Это связано в первую очередь с тем, что износ рабочих поверхностей станков происходит неравномерно и приводит к изменению взаимного расположения отдельных узлов станков, вызывающему возникновение дополнительных погрешностей обрабатываемых заготовок. Одной из важных причин потери точности станков является износ их направляющих.

Источники кинематических погрешностей в цепях подач, деления и огибания металлорежущих станков - это погрешности изготовления и сборки винтовых и зубчатых передач, которые являются элементами кинематической цепи. При обработке с реверсированием движения подачи источником погрешностей могут стать зазоры в передачах.

Кинематические погрешности передаются на обработанную деталь чаще всего при формообразовании винтовых и зубчатых поверхностей в виде мгновенной и (или) накопленной ошибок шага, а также в виде погрешности формы.

Они могут проявляться также как погрешности позиционирования при обработке на горизонтально- и координатно-расточных станках, на обрабатывающих центрах и т. д. Погрешность позиционирования приводит к смещению оси расточенного отверстия или к погрешности выполнения размера.

Для компенсации кинематических погрешностей в станках предусмотрены дифференциальные механизмы с корригирующими элементами типа линеек или кулаков. К достоинствам механических устройств для компенсации кинематических погрешностей относятся их простота и достаточно высокая надежность. А главным недостатком является то обстоятельство, что по мере изнашивания элементов передачи необходимо перепрофилировать корригирующий элемент устройства. Поэтому в последнее время в прецизионных станках применяются электронные корректоры с фотодатчиками.

Рисунок 5. Схема компенсации кинематических погрешностей станка

На рисунке показана схема компенсации зазоров в зубчатых зацеплениях гитары зубчатых колес 3и в резьбе ходового винта 2 и гайки 1 резьбошлифовального станка.

При шлифовании резьбы с реверсированием (изменением направления) подачи данные зазоры приводят к погрешности толщины нитки резьбы. Для устранения этой погрешности в конструкцию станка вводится компенсатор.Шпиндель станка 7 получает движение от шестерни 4 через палец 5, который входит в паз диска 6. Рабочий зазор 6 между пальцем и диском подбирают равным сумме зазоров в зубчатых и винтовой передачах, что обеспечивает одновременность начала вращения шпинделя с заготовкой и движения стола со шлифовальным кругом при реверсе подачи.

Установка необходимого зазора осуществляется на основании замера предварительно прошлифованной резьбы.



19. Структура технологических операций (одноместная). Коэффициент совмещения основного времени

Пр-сть технолог. операций в значит. степени зависти от их структуры. Со структурной точки зрения операции м.б.

- одно- и много-местные, в зав-сти от кол-ва одновременно обрабат. заг.

- одно- и много-инструментальняобраб, в зав-сти от кол-ва инстр-товиспольз при выполнении операции

- последовательными и параллельными, в зав-сти от кол-ва одновременно работающих инстр.

1) одноместная последовательная обр. несколькими инстр.

Например, послед сверление, зенкерование и развертывание одного или нескольких отверстий в заготовке, выполняемые на сверлильном станке с ЧПУ. Данная структура не дает возможности совмещения основного времени по переходам, в этом случае:

Тоi-основное время выпол-ния каждого из переходов

2) одноместная параллельная обр. одним(фасонным) инстументом, набором инструм. или несколькими инстр.

Например, одновременное сверление в заготовке нескольких отверстий с использование многошпиндельной головки, одновременное фрезерование нескольких поверхностей заготовки цилиндрическими или дисковыми фрезами, установленными на одной оправке и т.д.

То=То.лим

То.лим- длительность лимитирующего прохода

3) одноместная параллельно-последовательная многоиструментальная обработка.

Такая структура характерна для обработки на токарно-револьверных автоматах и полуавтоматах, когда заготовка последовательно обрабатывается с каждой позиции револьверной головки, при этом в позиции могут находиться как один иструмент так и многоинструментальные наладки. Оснвное время опред.:

Тоi-основное время выпол-ния каждого из переходов

При этом внутри каждого из многоиструментальных переходов (позиций), характеризующихся паралленьной структурой имеет место совмещение основного времени.

4) многоместная параллельная многоиструментальная обработка с одновременной установкой заготовок

Например, одновременной сверление отверстий в нескольких заготовках (по одному отверстию в каждой) с использованием многошпинтельной головки. В этом случае

Где Z-кол-во одновременно обрабатываемых заготовок

5) многоместная последовательная одноиснтрументальная обработка с одновременной установкой заготовок

Например, фрезерование зубчатого венца у нескольких шестерен, установленных на одну оправку зубофрезерного станка, сверление отверстия в нескольких тонких заготовках, установленных одна на другую.

При такой структуре основное время по переходам не совмещается и равно времени на обработку каждой из заготовок

6) многоместная параллельно-последовательная обработка с раздельной установкой заготовок

Например, обработка на карусельно-фрезерном станке

Основное время определяется делением времени одного оборота стола станка на количество установленных на нем заготовок

Широко применяются в условиях М и КС производства и позволяет значительно повысить производительность обработки



Часть2

1. Детали и её поверхности, требования к их точности

1) Деталь - изделие, изготовляемое из однородного по марке материала без применения сборочных операций (литой корпус, шестерня или вал из одного куска металла)

У каждой детали участвующей в процессе сборки можно выделить сопрягающиеся и не сопрягающиеся поверхности. Первые сопрягаются с поверхностями других деталей. Сопрягающие поверхности могут быть:

А) основные базы - поверхности, определяющие положение данной детали в машине или узле;

Б) вспомогательные базы - поверхности детали, определяющие положение других деталей, присоединяемых к данной.

В процессе сборки основные базы одних деталей сопрягаются со вспомогательными базами других.

Поверхности выполняющие какие-либо рабочие функции назфункциональными, они могут быть как соприкасающимися так и несоприкасающимися.

Сопрягающие и функциональные поверхности детали характеризуются высокой точности размеров формы и взаимного расположения, а также такой шероховатостью например для детали типа вал. 1)Основная база (подшипниковые шейки) и вспомогательные базы(шейка для установки зубчатых колес, шкивов) выполнены по 6-8 квалитету точности и имеют шероховатость в диапазоне Ra0,4-2,5. 2)Отклонение от цилиндричности и круглости подшипниковых шеек 0,25-0,4 от допуска на их диаметр. 3)Радиальное биение о вспомогательный паз относительно потшипников биения 0,01-0,03мм. 4)Отклонение от симетричности боковых поверхностей шпоночных пазов и шлицов относительно цилиндрической поверхности на которой они расположены 0,02-0,05мм.

Если перечисленные требования не соблюдаются вал не сможет выполнить свое предназначение в машине.

Остальные пов-ти детали - свободные (не сопрягающиеся). Они служат для формирования требуемой конфигурации детали. Требование к их точности и Ra как правило не высоки.

2. Технологический процесс. Классификация технологических процессов по степени унификации

Технологический процесс - часть производственного процесса, включающая в себя изменения размеров, формы и свойств материалов предметов производства, их контроль.

Различают технологические процессы сборки, литья, механической обработки, термообработки.

По степени унификации делятся на единичные и унифицированное.

Единичное - процесс разработки для оригинальных изделий не имеющих общих конструктивных и технологических признаковс изделиями ранее выпускаемыми на предприятии.

Унифицированный - процесс разработки для группы изделий характеризующие общими конструктивными и технологическими признаками.

Также процессы могут быть:

Типовой -процесс изготовления группы изделий обладающие общими конструктивными и технологическими признаками.Он характеризуется общностью и последовательности большинства технологический операций.

Групповой -процесс разработки группы изделий с разными конструкциями но общими технологическими процессами.



3. Характеристика массового производства. Коэффициент закрепления операций

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени. Признаки массового производства:

1. На каждом рабочем месте закрепляется выполнение одной постоянно повторяющейся операции.

2. Используется специальное высокопроизводительное оборудование, которое расставляется по поточному принципу и во многих случаях связывается транспортирующими устройствами и конвейерами. Используются высокопроизводительные многошпиндельные автоматы и полуавтоматы, автоматические линии, агрегатные станки и автоматизированные производственные системы.

3. Значительное применение находит высокопроизводительная технол-кая оснастка, спец. и фасонные инструменты всех видов.

4. Широко используются точные индивидуальные исходные заготовки с минимальными припусками на механическую обработку (точные методы литья, ГОШ, прессовка, калибровка т. п.).

5. Требуемая точность обработки достигается методами автоматического получения размеров на настроенных станках.

6. Обеспечивается взаимозаменяемость обрабатываемых заготовок и собираемых узлов. Только в отдельных случаях (при необходимости обеспечить очень высокую точность) применяется селективная сборка, обеспечивающая групповую взаимозаменяемость.

7. Средняя квалификация рабочих в массовом производстве ниже, чем в единичном. На настроенных станках и автоматах работают рабочие-операторы низкой квалификации. Высококвалиф рабочими являются наладчики станков, специалисты по электронной технике, пневматике и гидравлике.

...