Точность механической обработки деталей машин

2

1

Министерство образования Российской Федерации

Тольяттинский Государственный Университет

Кафедра «Технология машиностроения»

Контрольная работа

по дисциплине «Специальные технологии в машиностроении»

«Точность механической обработки деталей машин»

Студентка: Спицына Н.П.

Группа: ЭУз-401

Преподаватель: Кузьмич И.В.

Тольятти 2008

Содержание

Введение

Точность обработки изделий в машиностроении и методы ее достижения

Качество обработки заготовок на станках с программным управлением

Качество обработки заготовок на агрегатных и специальных станках

Обеспечение качества изделий при автоматизированном сборочном производстве

Список литературы

Введение

Стратегия ускорения социально-экономического развития страны предусматривает всемерную интенсификацию производства на основе научно-технического прогресса.

Одним из действенных путей решения проблемы интенсификации производства, повышения производительности труда, ускорения социально-экономического развития, является повсеместное улучшение качества продукции.

В промышленности накоплен большой опыт управления качеством продукции различными методами:

· организационными;

· плановыми;

· экономическими.

Которые тесно взаимоувязаны между собой и только в совокупности обеспечивают высокое качество конечной продукции.

Вопросы качества продукции и производительности труда неразрывно связаны между собой, и на практике при решении конкретных вопросов совершенствовании технологий, оборудования, оснащения, механизации и автоматизации должны решаться одновременно

Точность обработки изделий в машиностроении и методы ее достижения

Основные погрешности при механической обработке и сборке

Качество продукции - это совокупность ее свойств, обуславливающих пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Свойства изделия и степень их соответствия аналогичным свойствам изделия определенного функционального назначения характеризуют его технический уровень.

В инженерной практике используются понятия абсолютный и относительный технический уровень. Понятие абсолютный технический уровень служит для количественной характеристики полезного свойства изделия. Абсолютный технический уровень характеризует качество изделия с точки зрения его технических возможностей.

Понятие относительного технического уровня используется для сравнительной оценки абсолютного технического уровня изделия. Исходя из разной базы , можно получить для одного и того же изделия разное значение его относительного уровня.

Высокое качество изделия при его изготовлении обеспечивается такими производственными факторами , как качество оборудования и инструмента, физико-химические и механические свойства материалов и заготовок, совершенство технологического прогресса, а также качество обработки и контроля.

Качество полученной после обработки детали характеризуется точностью обработки. От того, насколько точно будет выдержан размер и форма детали при обработке, зависит правильность сопряжения деталей в изделии и, как следствие, надежность изделия в целом. Так как обеспечить абсолютное соответствие геометрических размеров детали после обработки требуемым значениям невозможно, вводят допуски на возможные отклонения. Допуски принимаются в зависимости от условий работы детали в изделии. Допуск на погрешность обработки позволяет выполнять размеры сопрягаемых деталей в заранее установленных пределах. Погрешность обработки- это отклонение полученного размера детали от заданного.

Погрешность обработки является результатом смещения одного или нескольких элементов технологической системы под влиянием тех или иных факторов.

Технологическую систему характеризуют следующие основные погрешности:

у - Установки заготовок в приспособлении с учетом колебания размеров баз, контактных деформаций установочных баз заготовки и приспособления, точности изготовления и износа приспособления;

у - Колебания упругих деформаций технологической системы под влиянием нестабильных нагрузок , действующих с системе переменной жесткости;

н - наладки технологической системы на выдерживаемой размер;

и - Износа режущего инструмента;

ст - износ станка;

t - Колебания упругих объемных и контактных деформаций элементов технологической системы вследствие их нагрева при резании, трения подвижных элементов системы, изменения температуры в цехе.

Погрешности измерения обычно рассматриваются в составе погрешностей наладки, однако, при значительном их влиянии на общую погрешность данные погрешности можно рассматривать отдельно.

Погрешность y - является одной из основных величин , составляющих общую погрешность детали, Она определяется суммой погрешностей базирования и закрепления

Погрешность у - возникает в результате смещения элементов технологической системы под действием сил резания и является результатом упругих деформаций заготовок , резца, инструмента, изменения величины стыковых зазоров , положения режущей кромки инструмента относительно детали.

Погрешность H - при наладке приводится в рабочее состояние , Обеспечивается заданный режим обработки за счет применения сменных зубчатых колес. Зависит от погрешности регулирования положения инструмента и погрешности измерения размер .

Погрешность и - определяется величиной его удельного износа на 1000 м. пути резания : = и L / 1000 , где и - износ резца за некоторый промежуток времени, L - путь резца по обрабатываемой поверхности .

Погрешность ст - отклонения размеров, формы и расположения обработанных поверхностей возникают также в связи с неточностями станка.

Погрешность t - нагрев станка, инструмента и детали в процессе резания, а также внешнее тепловое воздействие приводят к упругой деформации технологической системы и, как следствие, к появлению температурной погрешности.

Определение погрешностей

Определение погрешностей обработки методом математической статистики

В процессе изготовления деталей машин качество их изготовления зависит от технологических факторов , в большей или меньшей степени влияющих на точность обработки .Часть из этих факторов является причиной систематических погрешностей , которые носят постоянный или переменный характер,

Другая часть факторов, влияющих на точность обработки является причиной случайных погрешностей , приводящих к рассеянию размеров деталей в пределах поля допуска. Случайные погрешности возникают вследствие колебания величин припусков в различных деталях, различных параметров.

Если после измерения партию деталей разбить на группы с одинаковыми размерами, и отклонениями и построить графическую зависимость ,то получим кривую распределения размеров, которая характеризует точность обработки деталей. Случайные погрешности в размерах обрабатываемых деталей подчиняются закону нормального распределения, который графически изображается кривой Гаусса.

Если разбить все детали партии на группы по интервалам размеров, то средний размер детали в партии L ср равен среднему арифметическому из размеров всех деталей .

Закон нормального распределения в большинстве случаев оказывается справедлив при механической обработке заготовок с точностью 8,9 и 10 квалитетов и грубее, а при обработке по 7,8 и 6 квалитетам распределение их размеров подчиняется закону Симпсона, который графически выражается равнобедренным треугольником.

Если рассеивание размеров зависит только от переменных систематических погрешностей, то распределение действительных размеров партии обработанных заготовок подчиняется закону равной вероятности.

Закон равной вероятности распространяется на распределение размеров заготовок повышенной точности (5-6 квалитет и выше), при их обработке по методу пробных ходов. Из-за сложности получения размеров высокой точности вероятность попадания размера заготовки в узкие допуска становится одинаковой.

Распределение таких величин, как эксцентриситет, биение, разностенность, непараллельность, неперпендикулярность, овальность, конусообразность, и некоторых других, подчиняются закону распределения эксцентриситета (закон Релея).

Распределение по закону Релея формируется в частности тогда,когда случайная величина R является радиус вектором при двухмерном гауссовом распределении, т.е. если на представляет собой геометрическую сумму двух случайных величин X и Y.

Определение погрешностей в процессе обработки

При механической обработке заготовок на настроенных станках точность получаемых размеров одновременно зависит как от близких по величине и независимых друг от друга случайных причин, обуславливающих распределение размеров по закону Гаусса, так и от систематических погрешностей возникающих со временем вследствие равномерного износа режущего инструмента.

Композиция законов Гаусса и равной вероятности создает кривые распределения различной формы, зависящей от степени воздействия на конечное распределение каждого из составляющих законов. Для расчетов точности обработки заготовок при подобной композиции законов распределения удобно пользоваться функцией распределения a (t).

Эта функция формируется законом Гаусса с его параметрами и Lср зависящим от точности вида обработки и технологической системы, и законом равной вероятности с параметрами l =(b-a) на величину поля, рассеяния которого оказывает влияние скорость и продолжительность процесса. Таким образом, функция a (t) отражает не только точность, но и продолжительность процесса обработки.

Форма кривой распределения композиционной временной функции a (t) зависит от параметра a, определяемого отношением L к среднему квадратичному мгновенного гауссова распределения, т.е. а =L / .

Изложенные законы распределения размеров используются для установления надежности проектируемого технологического процесса в обеспечение обработки заготовок без брака ,определения количества вероятного брака при обработке, расчета настройки станков, сопоставления точности обработки заготовок при различном состоянии оборудования, инструмента, СОЖ, и .т.д.

Качество обработки заготовок на станках с программным управлением

Системы автоматического управления точностью обработки деталей

Обработка заготовок на станках с ПУ обеспечивает высокую степень автоматизации и широкую универсальность выполняемой обработки, требует меньших затрат времени на перестройку станка с одной операции на другую. Значительно облегчается перевод производства на новую продукцию, т.к нет необходимости конструирования и изготовления сложных приспособлений и устройств.

При использовании станков с ЧПУ повышается точность обработки вследствие исключения влияния ошибок, вызванных недостаточной квалификаций рабочих. Особенно эффективно использование станков при обработке сложных деталей со сложными ступенчатыми или криволинейными контурами.

Системы управления программными станками выполняются дискретными, смешанными и непрерывными. Системы автоматического регулирования обеспечивают высокую точность обработки.

В системе автоматического регулирования параметров обрабатываемой детали блок управления имеет два измерительных суппорта , снабженных датчиками вариации функции профиля, и один силовой, который имеет приводы поступательных движений и возвратно-поступательных перемещений. Система снабжена фильтрами, блоками задержки, сумматором, преобразователем управления возвратно-поступательным приводом.

Для одновременного автоматического увеличения точности продольного сечения система снабжена согласующим элементом, суммирующим устройством.

Применение систем автоматического управления процессом резания позволяет значительно увеличить точность обработки. Это достигается за счет компенсации влияния на точность не только силовых упругих деформаций, но и износа инструмента , увеличения производительности, обработки путем поддержания оптимальной скорости износа инструмента, расширения диапазона регулирования скорости резания , в котором точность работы не снижается.

Особенности инструмента и инструментальной оснастки для станков с ЧПУ и типа “Обрабатывающий центр“

На станках с ЧПУ с автоматической сменой инструментальных блоков , состоящих из режущего и вспомогательного инструмента , применяют инструментальную оснастку, основой которой служит универсальная унифицированная подсистема вспомогательного инструмента, предназначенного для станков различных моделей.

Режущий инструмент применяют стандартный и специальный, к которому предъявляются повышенные требования по точности, жесткости, быстроте смены и наладки на размер, стойкости, стабильному стружкоотводу, надежности. Вспомогательный инструмент в основном используют сборный, который хотя и имеет немного меньшую жесткость по сравнению со сплошным, но хорошо гасит возникшие при обработке вибрации.

Стойкость инструмента , в частности размерная стойкость, является комплексной характеристикой технологического процесса ,учитывающей не только конструкцию, геометрию, материал режущей части, точность, жесткость системы СПИД , допуски на обработку. Размерная стойкость инструмента составляющая долю его общей стойкости при обработке деталей на станках с ЧПУ , должна обеспечивать полную обработку одной или партии деталей а пределах установленного поля допуска.

На станках типа “обрабатывающий центр” размерная стойкость инструмента должна обеспечивать полную обработку одной поверхности или определенного количества поверхностей, относящихся к одной группе.

При разработке технологического процесса для деталей, обрабатываемых на станках с ЧПУ размерную стойкость инструмента целесообразней определять заранее. В этом случае можно больше внимания уделять операциям механообработки и принимать меры по повышению стойкости инструмента на этих операциях.

При работе на станках с ЧПУ нужно больше внимания уделять жесткости инструмента, т.к. обработка осуществляется без специальных приспособлений, поэтому инструмент должен быть максимально жестким и как можно более коротким.

На станах с ЧПУ при обработке не желательно образование длинной сливной, и мелко дробленой стружки. Наиболее рациональной формой является завитая в короткие спирали (200-300 мм) стружка. Поэтому на инструменте для станков с ЧПУ делают стружкозавивающие канавки или порожки, получаемые шлифованием или прессованием на передних поверхностях инструмента , а также накладные регулируемые и нерегулируемые стружкозавиватели.

Широкое распространение получили неперетачиваемые твердосплавные пластины со стружкозавивающими канавками на передней поверхности.

В последнее время появились трех и четырехгранные пластины со сложной формой передней поверхности. Такие пластины расширяют диапазон эффективного дробления и завивания стружки на область малых глубин резания (0,5-0,8 мм )и более широкий интервал подач (0,25-0,3 мм/об.).Также применяется инструмент со стружколомом. Он жестко закрепляется на неподвижной оси чашечного резца.

Для исключения торцового биения на оси чашечного резца выполнен направляющий поясок, диаметр которого не превышает диаметр рабочей части оси.

Режущие инструменты для станков типа ОЦ должны иметь определенные габариты. Это связано с типом применяемого инструментального магазина и работой автооператора.

Быстросменность и взаимозаменяемость инструмента обеспечивают сокращение простоев оборудования при замене инструмента и перенастройке станка. Это обеспечивается специальным вспомогательным инструментом с прецизионными поверхностями.

Для обеспечения быстросменности инструменты заранее настраиваются на размер вне станка.

Фрезы - Рекомендуется применять торцовые насадные фрезы со вставными ножами из быстрорежущей стали твердого сплава. Такая конструкция исключает напайку и заточку пластин твердого сплава, тем самым обеспечивая повышенную стойкость режущих кромок.

Инструмент для обработки отверстий - Отверстия могут быть получены сверлением, растачивание, зенкерованием, фрезерованием. Литые отверстия сначала растачивают, т.к. уменьшается увод оси отверстия. При зенкерование используют инструмент с главным углом в плане равным или близким 90 градусам. При этом осевые силы меньше деформируют стержень инструмента.

Расточной инструмент - Как правило состоит из оправки и режущих элементов в виде резца или резцовой вставки. Он должен иметь небольшой допускаемый размерами отверстия диаметр, и наименьшую длину.Увеличение длины уменьшает жесткость и понижает производительность и качество поверхности.

Качество обработки заготовок на агрегатных и специальных станках

В условиях массового производства повышение производительности труда достигается автоматизацией технологических процессов, внедрением в производство специализированных станков, предназначенных для выполнения какой-либо одной операции

Серийное и мелкосерийное производство характеризуется частой сменяемостью выпускаемых изделий, поэтому лишено возможности, применять эти станки.

Агрегатные станки объединяют лучшие качества специальных и универсальных станков: простоту конструкции и высокую производительность, возможность быстрой переналадки, возможность многократного использования одних и тех же узлов для создания станков различной конструкции.

На агрегатных станках осуществляется сверление, нарезание резьб, растачивание, фрезерование.

Обеспечение качества обработки при сверлении

Сверление отверстий с параллельными осями

В зависимости от характера производства одновременная обработка этих отверстий производится либо на многошпиндельных станках с регулируемым положением шпинделей, либо многошпиндельными головками, установленными на одно-шпиндельных станках или силовых головках агрегатного станка. При сверлении с применением многошпиндельных головок сверло направляется по кондукторным втулкам, устанавливаемым в кондукторе или в прижимной кондукторной плите. В последнем случае обрабатываемую деталь устанавливают на столе станка в приспособлении, которое ориентируется с многошпиндельной головкой при помощи направляющих колонок.

Сверление боковых отверстий

При обработке на многошпиндельных станках четырех и более отверстий , применение ручной подачи оказывается нерациональным, в виду увеличения осевых усилий и неравномерности подач. В связи с этим получили распространение специальные многопозиционные станки с пневмогидравлическим приводом. На таком станке возможна обработка деталей, имеющих радиально расположенные отверстия в различных по высоте плоскостях Переналадка станка заключается в смене кондуктора, зажимных цанг, сверл и установке сверлильных головок под соответствующим углом.

Быстрая переналадка, небольшие потери времени, совмещение машинного времени при сверлении дают возможность применять этот станок в условиях серийного и даже мелкосерийного производства.

Точность обработки при многошпиндельном сверлении

При сверлении отверстий возможны погрешности обработки из-за неточности изготовления станков, приспособлений, сверл, недостаточной жесткости обрабатываемых деталей и т.д. Точность обработки во многом зависит от точности направляющих устройств, точности выполнения расстояний многошпиндельной головки и ориентации между собой.

Точность можно повысить, уменьшая зазор между втулкой и сверлом, увеличивая высоту втулки и уменьшая величину подачи. Но увеличение высоты кондукторной втулки не всегда конструктивно возможно, но дает меньший эффект ,чем уменьшение зазора. Подачу необходимо выбирать из расчета на продольный изгиб сверла.

Нарезание резьбы

Нарезание резьбы на многошпиндельных сверлильных станках возможна при условии, что будут обеспечены обороты шпинделей в пределах 200-400 об.мин, реверс электродвигателя привода вращения шпинделей, обеспечить возможность некоторого осевого перемещения подпружиненного метчика в шпинделях.

При разработке технологических операций резьбонарезания необходимо учитывать ряд при выборе схемы и режимов обработки, а также соответствующего вспомогательного инструмента. В процессе необходимо чтобы метчик был точно сцентрирован относительно отверстия и мог правильно установится по нему.

Резьбонарезной патрон должен иметь механизм позволяющий компенсировать несоответствие числа оборотов шпинделя и минутной подачей. Иногда устройства, компенсирующие эти недостатки, предусмотрены в конструкциях насадок.

При обработке точных и мелких резьб компенсаторы патронов должны быть очень чувствительны (трение скольжения заменяется трением качения).

Нарезание резьб в корпусных деталях обычно является конечной операцией, и срыв резьбы означает выброс дорогостоящей детали. Поэтому при обработке глухих резьб применяют специальные предохранительные муфты, прекращающие передачу вращения метчику в случае возрастания момента от сил резания выше допустимого.

Вывод метчика осуществляется реверсированием шпинделя, при помощи храпового механизма, выключающего муфту при обратном вращении шпинделя.

Точность обработки на агрегатно-расточных станках

При обработке на агрегатно-расточных станках необходимо выдержать с допустимой точностью диаметральные размеры обрабатываемых отверстий, а при подрезке торцов - и линейные размеры, определяющие положение обрабатываемого торца.

Существенное влияние на точность обработки отверстий оказывает размерный износ расточных резцов, в результате которого происходит уменьшение размера обрабатываемого отверстия. Конструкция расточной оправки в этом случае должна обеспечивать возможность полналадки резца в пределах 1-2 мкм.

Наиболее эффективным способом уменьшения размерного износа расточных резцов и повышения точности обработки отверстий является доводка режущей кромки твердосплавного инструмента.

Точные отверстия на этих станках обрабатывают за два и более переходов. Поэтому на неравномерность припуска при окончательной операции оказывает влияние точность фиксации многошпиндельных делительных столов. Из нормализованных узлов наибольшую точность фиксации обеспечивают кругло делительные столы модели СК 160-8М.

Точность диаметральных и продольных размеров при обработке деталей на агрегатных станках в значительной степени зависит и от величины тепловых деформаций шпинделя и корпуса головки. Для частичной или полной компенсации тепловых деформаций необходимо до начала обработки прогревать станок на холостом ходу. При выполнении точных операций следует обеспечить минимальные перерывы в работе станка.

Обеспечение качества изделий при автоматизированном сборочном производстве

Особенности механизации и автоматизации сборочных работ

Недостаточно высокий уровень механизации и автоматизации сборочных работ в машиностроении объясняется невысокой технологичностью собираемых изделий, небольшой серийностью выпускаемых изделий.

Чтобы внедрить автоматизированную сборку, необходимо обеспечить заданную по чертежу точность изготовления сопрягаемых деталей изделия, обеспечить требуемую надежность и производительность устройств для автоматической сборки.

Высшей ступенью механизации и автоматизации сборочных процессов является комплексная механизация и автоматизация всех видов сборочных операций.

При комплексной механизации и автоматизации процесса сборки изделий применяют сборочные автоматы и автоматические линии , в которых все виды сборочных операций выполняются без непосредственного участия рабочих в сборочном процессе . Но необходимо учитывать что конструкция изделия собираемого вручную может оказаться непригодной для перевода ее на комплексную механизированную или автоматизированную сборку. Прежде чем решать комплекс задач автоматизации сборки нужно проанализировать его конструкцию, технические требования, представить физическую сущность процесса сборки, всех его операций. Реальный технологический процесс и его структура являются основой анализа потока формирования качества изделия, базой для создания сборочных машин и линий, включая системы контроля и управления.

При разработке нужно стремится чтобы количество деталей входящих в состав сборочных единиц, было минимальным. Наиболее целесообразны блоки из 4-12 деталей.

Количество деталей уменьшается, если вместо стопорящих деталей применять пасты или клеи холодного твердения.

При автоматической сборке точность, параметры и расположение поверхностей деталей должны нормироваться не только по элементам , имеющим функциональное значение, но и по элементам, которые определяют положение деталей в процессе сборки.

Список литературы

1. Справочник технолога-машиностроителя / под ред. А.Г. Косиловой. Т.2 - М.: Машиностроение, 1985, 496с.

2. Справочник технолога-машиностроителя / под ред. А.Г. Косиловой. Т.1 - М.: Машиностроение, 1985, 656с.

3. Справочник инструментальщика / И.А. Ординарцев и др. - Л.: Машиностроение, 1987 - 846с.

4. Михайлов А.В., Расторгуев Д.А., Схиртладзе А.Г. Основы проектирования технологических процессов механосборочного производства - Тольятти: ТГУ -2004.

5. Раскатов В.М., Чуенков В.С., Бессонова Н.Ф., Вейс Д.А. Машиностроительные материалы. Краткий справочник. - М.: Машиностроение, 1980 - 511с.