Особенности механической обработки деталей

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Опишите элементы технологического процесса механической обработки деталей

Технологический процесс механической обработки детали состоит из следующих элементов: операций, установок, переходов, проходов и проемов.

Операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном станке и охватывающая все последовательные действия рабочего и станка по обработке детали до перехода к обработке следующей детали.

Например, сначала обтачивается в центрах один конец вала, потом - другой. После обтачивания первого конца вала необходимо его снять с центров, повернуть на 180° и опять установить в центры и начать обтачивать другой конец. Все это составляет одну операцию, состоящую из двух установок детали.

Если требуется обработать несколько таких валов, то можно сначала обточить один конец у всех заготовок, а потом приступить к обтачиванию второго конца тоже у всех заготовок. В этом случае вал обтачивается за две операции и каждая операции состоит из одной установки.

Установкой называют часть операции, выполняемую при одном закреплении детали на станке. Так, например, установить и закрепить вал в центрах для обтачивания одного его конца первая установка, а после повертывания и нового закрепления его в центрах для обработки другого конца - вторая установка.

Операция разделяется на переходы. Переходом называется часть операции, которая характеризуется неизменностью обрабатываемой поверхности детали, режущего инструмента и режима резания.

Изменение хотя бы одного из перечисленных элементов, т.е. обрабатываемой поверхности, режущего инструмента или режима резания определяет новый переход. Например, подрезать торец вала и обточить его по наружному диаметру - это будут два отдельных перехода. Подрезать один и тот же торец вала сначала начерно, а потом начисто одним и тем же резцом, но с изменением величины подачи или числа оборотов - будет также составлять два отдельных перехода.

Переход может состоять из одного или нескольких проходов.

Под проходом понимается часть перехода, охватывающая все действия, связанные со снятием одного слоя материала при неизменности поверхности обработки, инструмента и режима резания. Примером может служить подрезание торца вала. Если припуск велик, и за одни проход его снять нельзя, то тем же резцом и при тех же режимах резания торец подрезается дважды - за два прохода, составляющих один переход. Если же второе подрезание торца производить другим резцом или изменить подачу или число оборотов, то это будет уже новый переход, и тогда подрезание торца будет осуществляться за два перехода, и каждый переход будет состоять из одного прохода. Для более точного определения времени обработки детали на станке операции расчленяются на отдельные приемы.

Под приемом понимают законченное действие рабочего при работе на станке. Например, установить вал в центры, переключить числа оборотов шпинделя, включить подачу и др., составляют отдельные приемы. Таким образом, весь технологический процесс механической обработки детали состоит из отдельных операций, расчлененных на отдельные переходы, выполняемые при соответствующих установках и состоящие из проходов и приемов.

2. Изложите факторы, которыми руководствуются при выборе вида заготовок

Основные принципы выбора метода получения заготовки.

Одним из основополагающих принципов выбора метода получения заготовки является обеспечение максимального приближения ее формы, размеров и качества поверхности к аналогичным характеристикам получаемой детали. В этом случае существенно сокращается расход металла, объем механической обработки и производственный цикл изготовления детали. Однако при этом в заготовительном производстве увеличиваются расходы на технологическое оборудование и оснастку, их ремонт и обслуживание. Поэтому при выборе метода получения заготовки следует производить технико-экономический анализ двух этапов производства - заготовительного и механообрабатывающего.

Выбор метода получения заготовки должен осуществляться на основе технического и экономического принципов. В соответствии с техническим принципом выбранный технологический процесс должен полностью обеспечивать выполнение всех требований на изготовление изделия. В соответствии с экономическим принципом изготовление заготовки следует вести с минимальными производственными затратами. Из нескольких возможных методов получения изделия при прочих равных условиях выбирают наиболее экономичный, а при равной экономичности - наиболее производительный.

Технологические возможности основных методов получения заготовок.

В условиях металлургического производства машиностроительные профили изготавливают прокаткой, прессованием и волочением. При этом получают заготовки в виде сортовых профилей, листового проката, труб и периодических профилей. Прокат выпускают горячекатанным и калиброванным. При изготовлении деталей из калиброванных профилей, отличающихся высокой точностью размеров и низкой шероховатостью поверхности, возможна только отделочная механическая обработка поверхностей заготовок.

Сортовые профили подразделяют на профили простой геометрической формы (квадрат, круг, шестигранник, прямоугольник). И фасонные (швеллер; рельс; угловой, тавровый профили и т.п.). Листовой металл делят на толстолистовую сталь (толщиной 4-160 мм), тонколистовую сталь (толщиной менее 4 мм) и фольгу (толщиной менее 0,2 мм). Трубы могут быть бесшовными и сварными. Бесшовные трубы используют в наиболее ответственных трубопроводах, работающих под внутренним давлением в агрессивных средах. Периодические профили имеют изменяющиеся форму и площадь поперечного сечения вдоль оси заготовки. Их применяют как фасонные заготовки для последующей объемной штамповки и механической обработки резанием.

Легкие, но жесткие тонкостенные профили (менее 2-3 мм) весьма сложной конфигурации и большой длины можно получать методом профилирования листового материала в холодном состоянии на профилегибочных станах. Гнутые профили применяют при изготовлении изделий для машиностроения, автомобильной и авиационной промышленности, строительных конструкций.

Для получения заготовок из стали и цветных металлов с деформированной макроструктурой, имеющих форму и размеры близкие к форме деталей машин, целесообразно применять метод обработки давлением (ковку, объемную и листовую штамповку).

Ковку применяют для изготовления заготовок в единичном производстве путем пластической деформации профилей или слитков. При производстве крупных и уникальных заготовок массой до 250 т ковка - единственно возможный способ обработки давлением.

Заготовки, полученные объемной штамповкой, отличаются более высокой точностью размеров, качеством поверхностного слоя по сравнению с коваными поковками. Применение этого вида обработки давлением для получения заготовок деталей машин экономически целесообразно в условиях крупносерийного и массового производств. При изготовлении поковок объемной штамповкой применяют сортовые и периодические профили массой менее 400 кг. По точности и шероховатости поверхностей заготовки, получаемые холодной объемной штамповкой, не уступают изделиям, изготавливаемым специальными способами литья. При этом механические свойства поковок выше, чем отливок.

Листовой штамповкой изготавливают самые разнообразные плоские и пространственные изделия массой от долей граммов до десятков килограммов. В качестве заготовок при листовой штамповке используют полученные прокаткой листы, полосы или ленты, толщина которых обычно не превышает 10 мм. При заданной прочности и жесткости этим видом обработки давлением получают изделия минимальной массы с высокой точностью размеров и качеством поверхности. Это позволяет сократить количество отделочных технологические операций механической обработки резанием.

Методами порошковой металлургии получают заготовки, которые по размерам и форме близки к форме и размерам деталей, поэтому при изготовлении изделий требуется небольшой объем механической обработки. Технологии порошковой металлургии позволяют практически полностью исключить из производства обычные металлургические процессы, а также значительно улучшить экологические условия. Коэффициент использования металла увеличивается до 0,98, производительность труда возрастает в 2 раза по сравнению с изготовлением деталей из сортовых профилей, получаемых в условиях металлургического производства. Статистические данные свидетельствуют о том, что перевод тонны деталей из стали на изготовление методом порошковой металлургии обеспечивает в машиностроении экономию 2 т профилей и высвобождает 80 металлорежущих станков.

Методом литья получают заготовки практически любых размеров, как простой, так и очень сложной конфигурации. При этом отливки могут иметь сложные внутренние полости с криволинейными поверхностями, пересекающимися под различными углами. Точность размеров и качество поверхности заготовки зависят от способа литья. Отливки можно изготавливать практически из всех металлов и сплавов. В некоторых случаях внутри стенок образуются дефекты (усадочные раковины, пористость, горячие и холодные трещины), которые обнаруживаются только после черновой механической обработки при снятии литейной корки.

Сварные заготовки изготавливают различными видами сварки - от электрошлаковой до сварки трением. В ряде случаев сварка упрощает изготовление заготовок сложной конфигурации. Слабым местом сварной заготовки является шов или околошовная зона. Как правило, их прочность ниже, чем основного металла. Кроме того, неправильная конструкция заготовки или технология сварки могут привести к дефектам (коробление, пористость, трещины), которые трудно исправить последующей обработкой. Заготовки сложной конфигурации дают значительный экономический эффект при изготовлении элементов изделий штамповкой, литьем, прокаткой, с последующим соединением их сваркой. Такие заготовки применяют при изготовлении крупных коленчатых валов, станин кузнечно-прессового оборудования и т.п.

Факторы, определяющие выбор метода получения заготовки.

Метод получения той или иной заготовки зависит от служебного назначения детали и требований, предъявляемых к ней, а также от ее конфигурации и размеров, марки материала, типа производства и других факторов.

Наиболее сложные по конфигурации заготовки можно изготавливать методам литья. Изделия, получаемые методом обработки давлением, должны быть более простыми по форме. Изготовление в поковках отверстий и полостей объемной штамповкой в ряде случаев затруднено, а использование напусков резко увеличивает объем последующей механической обработки.

Размеры заготовок, получаемых методами литья и обработки давлением, практически не ограничиваются. Нередко определяющим параметром в этом случае являются минимальные размеры (например, минимальная толщина стенок отливки, минимальная масса поковки). Объемной штамповкой и большинством специальных способов литья получают заготовки массой до нескольких десятков или сотен килограммов.

Форма и размеры заготовок, получаемых методами порошковой металлургии, ограничены как максимальными, так и минимальными размерами. При этом площадь поперечного сечения изделий, получаемых холодным формированием порошков с последующим спеканием, может быть от 50 мм2 до 6000 мм2, высота - от 2 до 60 мм, а масса заготовок, как правило, не превышает 10 кг.

В процессе конструирования деталей выбор марки материала определяется не только условиями ее функционирования, но и условиями изготовления в реальном производстве. В то же время технологические свойства материала существенно влияют на выбор метода и способа получения заготовок. Так, серый чугун имеет прекрасные литейные свойства, но обладает низкой деформированностью и плохой свариваемостью.

Заготовки из одного и того же материала, полученные методами литья, обработки давлением и сваркой, обладают различными свойствами. Так, литой металл характеризуется большим размером зерен, неоднородностью химического состава и механических свойств по сечению отливки, наличием остаточных напряжений и т.д.

После обработки давлением заготовки имеют мелкозернистую структуру и определенную направленность расположения волокон (неметаллических включений). После холодной обработки давлением возникает наклеп, поэтому холоднокатаный металл прочнее литого в 1,5-3 раза. Пластическая деформация металла приводит к анизотропии свойств: прочность вдоль волокон (неметаллических включений) примерно на 10-15 % выше, чем в поперечном направлении.

Сварка приводит к образованию неоднородных структур в сварном шве и в околошовной зоне. Неоднородность зависит от вида и режима сварки. Так, наиболее резкое отличие в свойствах сварного шва возникает при ручной сварке, а электрошлаковая, автоматическая дуговая сварки обеспечивают формирование наиболее качественных однородных швов.

Программа выпуска продукции, т.е. количество изделий, выпускаемых в течение определенного времени (обычно за год), является одним из важнейших факторов, определяющих выбор метода и способа производства заготовок.

В условиях единичного производства и для простых по конфигурации деталей часто заготовками являются профили (сортовой прокат, трубы и т.п.), получаемые в условиях металлургического производства. Стоимость механической обработки заготовок при изготовлении деталей в этом случае высока. Однако такая заготовка может быть достаточно экономичной из-за низкой стоимости проката, почти полного отсутствия подготовительных операций и возможности автоматизации процесса механической обработки.

При крупносерийном и массовом производстве конструкции заготовок следует максимально приближать к конфигурациям деталей. Например, для изготовления ступенчатого вала из стали 45 (рис. 1) целесообразно применить поковку, получаемую объемной штамповкой.

Рис. 1

Рис. 1. Вал ступенчатый: а - деталь; б - штампованная поковка; в - заготовка из горячекатаного проката

Наиболее эффективными технологическими способами изготовления заготовок в крупносерийном и массовом производстве являются специальные виды прокатки (поперечно-винтовая, поперечно-клиновая, прокатка в винтовых калибрах), которые позволяют получить периодические профили. Применение таких заготовок дает возможность повысить коэффициент использования материала и производительность труда.

При конструировании деталей необходимо учитывать возможности предприятия, на котором предполагается их изготовление. Для этого необходимо располагать сведениями о типе и количестве имеющегося оборудования, производственных площадях, возможностях ремонтной базы, вспомогательных служб и т.д.

В соответствии с эскизом детали, полученной на основе расчетов, выбор метода изготовления заготовки осуществляется с учетом рассмотренных факторов, которые целесообразно располагать в порядке убывания их значимости. Анализируя степень влияния рассмотренных выше факторов, выбирают один или несколько методов, обеспечивающих получение заготовок требуемого качества. На предварительном этапе выбора оптимального метода получения заготовки можно воспользоваться так называемой матрицей влияния факторов (табл. 1)

Таблица 1. Образец оформления матрицы влияния факторов

Каждый фактор в ней оценивают с помощью коэффициента удельного веса (0 или 1). Лучшим считают метод, набравший большую сумму коэффициентов. В том случае, когда ни у одного из рассмотренных методов получения заготовки нет явных преимуществ, проектируют несколько наиболее приемлемых вариантов изделия и технологических схем изготовления.

Оптимальный метод изготовления заготовки находят на основе анализа конструктивно-технологических признаков проектируемой детали, технико-экономических показателей способов и программы выпуска деталей. Затем конструируют заготовку с учетом технологии ее изготовления и определяют оптимальный метод изготовления заготовки для проектируемой детали.

3. Изложите сущность способов обработки отверстий лезвийным инструментом

технологический механический лезвийный заготовка

В процессе изготовления машин (экскаваторов, станков, автомобилей, комбайнов и пр.), состоящих из сотен и тысяч деталей, изготавливаемых в основном из металла с целью придания им нужной формы, чистоты поверхности и выполнения своего функционального назначения используются различные методы обработки металлов. Ковка, штамповка, резка (механическая, газовая, водяной струей высокого давления и др.), различных видов сварка, литье и самый распространенный -- механическая обработка металлов. В машиностроении большинство деталей приобретают свою окончательную форму и размеры в результате обработки заготовок резанием.

В конце ХIХ века наш соотечественник И.А.Тиме, профессор Петербургского Горного института, публикует труд «Сопротивление металлов и дерева резанию», который считается началом науки о резании металлов, а автор ее основоположником.

Согласно ГОСТ 25761-83 все виды механической обработки металлов и материалов резанием делятся на лезвийную и абразивную.
Виды обработки резанием это точение (токарная обработка), сверление, протягивание. Фрезерование, нарезание резьбы, строгание, шлифование.

К лезвийной обработке относятся все виды обработки резанием, которые осуществляются лезвийным инструментом. Абразивная обработка производится абразивными инструментами.

При точении в качестве режущего инструмента применяются резцы, конструкция, размеры и форма которых соответствует выполняемой операции. Например, обработка поверхностей осуществляется проходными, расточными резцами, отрезка заготовок отрезными, нарезание резьбы резьбовыми.

Отверстия обрабатываются сверлами, зенкерами, развертками. Операции обработки носят название в соответствие с применяемым инструментом: сверление, зенкерование, развертывание. Сверла не дают отверстию высокой точности. Более точные отверстия получаются после обработки их зенкерами и развертками.

Фрезерование выполняется многолезвийными инструментами-фрезами при обработке плоских или фасонных линейчатых поверхностей. Фрезы используются цилиндрические, концевые, дисковые, торцовые. При обработке заготовки главное движение резания придается обрабатываемой детали. Фрезерование может производиться двумя вариантами: против подачи и в направлении подачи. Первое называется встречным, второе попутным. Встречное фрезерование считается основным.

Протягивание используется при окончательной обработке и обеспечивает высокую точность размеров и качество обработанной поверхности практически за один проход. Соответственно рабочим инструментом служат протяжки. Главным движение при обработке детали является движение протяжки, движение подачи при этом отсутствует.

Нарезание резьбы может быть выполнено с помощью резьбовых резцов (для внутренней или внешней резьбы), а также метчиков или плашек.

Строгание осуществляется с помощью строгального резца при возвратно-поступательном его движении. Стружка снимается в процессе рабочего хода, как при работе с плотничьим рубанком.
Шлифованием с помощью абразивного инструмента, обычно-шлифовального круга добиваются высокой чистоты обработанной поверхности и точности размеров.

На качество процесса резания влияют: геометрические параметры режущей части инструмента, подача и глубина резания (толщина снимаемой стружки за 1 проход), сила и мощность резания, качество заточки и износ инструмента; износостойкость и др., свойства обрабатываемого материала детали.

Твердость материала, из которого изготовлен инструмент, должна быть существенно выше твердости обрабатываемого материала, поэтому наибольшее распространение нашел режущий инструмент с твердосплавными пластинами. При затуплении режущей кромки пластины резец необходимо затачивать, если пластина припаяна, сменную же пластину стоит только развернуть другой гранью, закрепить на державке и за работу.

Обрабатывая заготовку важно на выходе получить качественную деталь, соответствующую чертежу или образцу. Важнейшим показателем качества машиностроительной продукции, от которого зависят многие эксплуатационные характеристики машин, является точность изделий. В гидравлических экскаваторах особой точности требуют практически все сборочные единицы: гидронасосы, гидромоторы, гидрораспределители, клапаны и пр. В сменном рабочем оборудовании, например в гидромолотах, особая точность необходима при обработке практически всех внутренних и наружных поверхностей рабочего цилиндра, поршня (бойка), гидрораспределителя и гидроаккумулятора, клапана для заправки азотом и др.

Использованная литература

1. Карнаухов Н.Н. и др. Основы ремонта дорожно-строительных машин. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2005.

2. Мерданов Ш.М., Шефер В.В. Основы технологии машиностроения. Учебное пособие. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2004.

3 Учеб.пособ. Дальский А.М. Справочник технолога-машиностроителя. Том 1,2. - М.: Машиностроение, 2003.

3. Мерданов Ш.М., Шефер В.В. Методические указания к выполнению контрольных и курсовых работ по дисциплине «Технология машиностроения, производство и ремонт ПТСДМ» для студентов специальности 190205-ПДМ. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2006.

4. Ковшов Анатолий Николаевич. Госгортехнадзор. Технология машиностроения: учебное пособие для студентов вузов по направлению 151000 "Технология машиностроения" для открытого образования / А. Н. Ковшов. - 2-е изд., испр. - СПб. и др.: Лань, 2008.

Размещено на Allbest.ru