Анализ исходных данных и технологический контроль чертежа и технических условий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Анализ исходных данных и технологический контроль чертежа и технических условий

Успешное решение задач, которые стоят и будут дальнейшем стоять перед машиностроением, возможно только при создании новых и совершенствовании действующих машин с целью достижения более высоких эксплуатационных характеристик при одновременном сокращении их массы, габаритов и стоимости, повышении долговечности, простоте ухода и надежности в работе. Одновременно в самом машиностроении необходимо совершенствовать технологические процессы изготовления изделий, улучшать использование всех средств технологического оснащения, внедрять в производство прогрессивные методы организации производства.

Одним из эффективных путей решения этих задач является внедрение принципов технологичности конструкций. Под этим термином понимают такое проектирование, которое при соблюдении всех эксплуатационных качеств обеспечивает минимальные трудоемкость изготовления, материалоемкость и себестоимость, а также возможность быстрого освоения выпуска изделий в заданном объеме с использованием современных методов работки и сборки.

Технологичность -- важнейшая техническая основа, обеспечивающая использование конструкторских и технологических резервов для выполнения задач по повышению технико-экономических показателей изготовления качества изделий. Работа по улучшению технологичности должна производиться на всех стадиях проектирования и освоения в производстве выпускаемых изделий.

При выполнении работ, связанных с технологичностью, следует руководствоваться группой стандартов, ходящих в Единую систему технологической подготовки производства (ЕСТПП), а именно ГОСТ 14.201--83... 1.204--73, а также ГОСТ 2.121--73 «Технологический контроль в конструкторской документации».

Технологичность конструкции деталей обусловливается: а) рациональным выбором исходных заготовок и материалов; б) технологичностью формы детали; в) рациональной простановкой размеров; г) назначением оптимальной точности размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, параметров шероховатости и технических требований.

Технологичность детали зависит от типа производства; выбранного технологического процесса, оборудования и оснастки; организации производства, а также от условий работы детали и сборочной единицы в изделии и условий ремонта.

Признаками технологичности конструкции детали, например, подкласса валов, являются наличие у ступенчатых валов небольших перепадов диаметров ступеней, расположение ступенчатых поверхностей с убыванием диаметра от середины или от одного из концов, доступность всех обрабатываемых поверхностей для механической обработки, возможность применить для изготовления детали исходную заготовку прогрессивного вида, которая по форме и размерам близка к форме и размерам готовой детали, возможность применять для обработки высокопроизводительные методы.

Контроль технических требований. При анализе исходных данных следует ознакомиться с назначением и конструкцией детали, подлежащей изготовлению, техническими условиями ее изготовления и эксплуатации, объемом выпуска деталей, а также с производственными условиями, в которых намечено выполнение процесса (оборудование, транспортные средства и др.). Исходные данные предопределяют принципиальное направление проектируемого процесса с целью обеспечения требуемого качества и эффективности при заданном объеме выпуска.

В процессе анализа исходных данных технолог осуществляет технологический контроль чертежа и технических требований. Согласно ГОСТ 2.316-68 «Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц» кроме изображения предмета с размерами и предельными отклонениями, чертеж может содержать:

а) текстовую часть, состоящую из технических требований и (или) технических характеристик;

б) надпись с обозначением изображений, а также относящиеся к отдельным элементам изделия;

в) таблицы с размерами и другими параметрами, техническими требованиями, контрольными комплексами, условными обозначениями и т.д.

Текстовую часть, надписи и таблицы включают в чертеж в тех случаях, когда содержащиеся в них данные, указания и разъяснения невозможно или нецелесообразно выразить графически или условными обозначениями. Это означает, что в них заключена дополнительная информация о детали или изделии. При этом для некоторых деталей содержание текстовой части регламентировано стандартами (зубчатые колеса, червяки и т.д.), а для большинства дополнительную информацию разрабатывает проектировщик совместно с заказчиком продукции.

Технические требования на чертеже излагают, группируя вместе однородные и близкие по своему характеру требования, по возможности в следующей последовательности:

а) требования, предъявляемые к материалу, заготовке, термической обработке и к свойствам материла готовой детали (электрические, магнитные, диэлектрические, твердость, влажность, гигроскопичность и т.д.), указание материалов-заменителей;

б) размеры, предельные отклонения размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, массы и т. п.;

в) требования к качеству поверхностей, указания об их отделке, покрытии;

г) зазоры, расположение отдельных элементов конструкции;

д) требования, предъявляемые к настройке и регулированию изделия;

е) другие требования к качеству изделий, например: бесшумность, виброустойчивость, самоторможение и т. д.;

ж) условия и методы испытаний;

з) указание о маркировании и клеймении;

и) правила транспортирования и хранения;

к) особые условия эксплуатации;

л) ссылки на другие документы, содержащие технические требования, распространяющиеся на данное изделие, но не приведенные на чертеже.

Пункты технических требований должны иметь сквозную нумерацию. Каждый пункт технических требований записывают с новой строки.

Заголовок «Технические требования» не пишут.

В случае, если необходимо указать техническую характеристику изделия, ее размещают отдельно от технических требований, с самостоятельной нумерацией пунктов, на свободном поле чертежа под заголовком «Техническая характеристика». При этом над техническими требованиями помещают заголовок «Технические требования». Оба заголовка не подчеркивают.

Для того, чтобы правильно истолковать технические требования, необходимо свериться с таблицей допускаемых сокращений (Приложение 1).

Пример 1. В Приложении 11 дан чертеж детали, для которой требуется спроектировать технологический процесс обработки. Проведем анализ исходных данных, технологический контроль чертежа и технических условий.

Деталь поршень входит в состав изделия «Гидро- (пневмо-) цилиндр» и предназначен для непосредственной передачи усилия жидкости или газа. Деталь имеет форму тонкого цилиндра (тело вращения). На внешнем периметре имеются две канавки для установки уплотнительных колец, которые обеспечивают герметичность соединения поршня с внутренними стенками гидро- (пневмо-) цилиндра. При возвратно-поступательном движении поршня уплотнения совершают колебательные движения, поэтому шероховатость посадочных канавок должна быть достаточно высокой, чтобы не допустить слишком быстрого истирания уплотнений. Центральное сквозное отверстие предназначено для соединения со штоком и служит двойной опорной явной основной конструкторской базой. Второе отверстие смещено относительно оси симметрии детали и является двойной опорной явной основной конструкторской базой, предотвращающей перемещение поршня вдоль оси штока и вращение поршня вокруг этой оси. Канавки на торцовых поверхностях поршня предназначены для обеспечения контактного (геометрического) замыкания кинематической пары «поршень - рабочая среда» - рабочая жидкость или газ задерживаются на рабочей поверхности поршня, прочнее удерживаясь на ней и обеспечивая стабильное усилие. Чтобы обеспечить отсутствие завихрений рабочей среды и обеспечить стабильность передаваемого усилия, шероховатость рабочих (торцовых) поверхностей должна быть достаточно высока.

Анализ технических требований показывает, что к детали не предъявляется никаких особых требований кроме степени точности свободных размеров и степени точности отливки. Вместе с тем, непонятно, почему предельные отклонения линейных размеров составляют . Стоит с целью единообразия принять . В то же время необходимо указать, что деталь не должна иметь острых кромок, в противном случае не удастся избежать повреждения уплотнений. Таким образом, необходимо включить следующее техническое условие: «Острые кромки притупить». Кроме того, на чертеже обязательно необходимо записать следующее техническое требование «Неуказанные допуски формы т расположения поверхностей - по ГОСТ 25069-81».

При анализе чертежа следует выявить пути улучшения технологичности конструкции детали. Это позволит уменьшить трудоемкость изготовления детали, снизить себестоимость ее обработки. Достигается этот эффект простым изменением элементов конструкции детали. Однако, любые изменения в конструкции детали не должны приводить к нарушению ее функционального назначения.

Анализируя деталь, студент должен сопоставить её со стандартными унифицированными или оригинальными конструктивными решениями. При этом необходимо учитывать совокупность конструктивных элементов детали: образующих линий и поверхностей; взаимного расположения поверхностей, осей; наличие внутренних отверстий, полостей и др.; требования к точности; контролепригодность параметров точности и в итоге сделать предложения по методам и средствам формообразования поверхностей, а также методам и средствам контроля.

Например, выполнено два варианта конструкции исходной заготовки, полученных литьем, для изготовления корпуса опоры (рис. 1, а,6).

Корпус (рис. 1, а) имеет в нижней части трубчатую полость. Для образования ее в литейной форме придется применять консольный стержень, а это будет усложнять и удорожать изготовление отливки. Гладкое отверстие значительной длины в верхней части усложнит механическую обработку.

Корпус (рис. 1,б) в нижней части имеет крестовидное сечение, обладающее высокой прочностью и жесткостью и для изготовления отливки не нужен стержень. Это значительно облегчает изготовление форм для литья. Отливка симметрична относительно вертикальной плоскости, и легко будет формоваться в двух опоках. Отверстие в средней части имеет выемку и поэтому длина поверхности отверстия, подлежащая механической обработке, сократилась, а это, в свою очередь, значительно облегчает и удешевляет механическую обработку.

На основании изложенных соображений можно сделать заключение, что второй вариант более технологичен.

Другой пример. С целью повысить технико-экономические показатели технологического процесса предложено два варианта выполнения у детали элементов в конструкции корпуса, изготовляемого из отливок (рис. 2, а, б). Требуется оценить их технологичность.



а) б)

Рис. 1. Анализ вариантов конструкции исходной заготовки на технологичность

Бобышки и платики на корпусе детали (рис. 2, а) располагаются на разных уровнях, и обработку каждой бобышки приходится вести по индивидуальной наладке. Недостаточная жесткость верхней части детали не позволяет применить методы высокопроизводительной обработки.

В конструкции на рис. 2, б все обрабатываемые поверхности расположены в одной плоскости и поэтому могут обрабатываться в одном установе, например, на вертикально-фрезерном или продольно-фрезерном станке.

Рис. 2. Анализ вариантов конструкции исходной заготовки на технологичность

Добавленные на внутренней стороне детали ребра увеличивают жесткость корпуса. При обработке это будет способствовать уменьшению деформации заготовки от сил резания и закрепления и позволит вести обработку с высокими режимами резания или одновременно несколькими инструментами. При этом повысится точность и качество обработанных поверхностей.

Уровень имеющихся у детали необрабатываемых платиков, находится ниже обработанных плоскостей. Это позволит более производительно вести обработку «на проход».

Пример 2. Анализ формы элементов заданной детали показывает, что все элементы формируются в теле заготовки, очевидно, без дополнительных технологических переходов для подвода инструмента или его смены. Следовательно, деталь с точки зрения формы технологична.

Контроль базовых поверхностей. Чтобы осуществить обработку заготовки на станке, ее необходимо установить и закрепить на нем, предварительно выбрав базы - поверхности или комплект поверхностей, используемых при базировании. Под базированием понимают придание заготовке требуемого положения относительно станка и инструмента. От правильности базирования зависит точность обработки.

В производственных условиях всегда имеют место погрешности обработки уст, зависящие от условий установки, которые определяются по формуле

,

где - погрешность базирования, - погрешность закрепления, - погрешность приспособления.

Для уменьшения погрешности важно соблюдать правила «шести точек», «постоянства баз» и «совмещения баз». Правило «шести точек» требует, чтобы комплект баз отнимал шесть степеней свободы, следовательно, не всякое сочетание баз может быть использовано при базировании, а только 4+1+1, 3+2+1, например, двойная направляющая и две опорных базы. Правило «постоянства баз» требует, чтобы комплект базовых поверхностей не менялся в течение всего периода обработки. И, наконец, правило «совмещения баз» требует, чтобы комплект базовых поверхностей при базировании детали в узле и при ее обработке был одним и тем же. При несоблюдении этого правила возникает необходимость в пересчете конструкторских размеров в технологические. Цель пересчета состоит в определении погрешности размера замыкающего звена и сравнении ее с допуском конструкторского размера.

Значения погрешности можно определить разными методами: табличным и расчетным.

Расчет размерных цепей производится в соответствии с ГОСТ 16319-80 и 16320-80. При решении методом «максимума-минимума суммарная погрешность определяется по формуле

,

при расчете теоретико-вероятностным методом для случая рассеивания погрешностей по нормальному закону [10]

,

где - коэффициент относительного рассеивания размера, учитывающий закон распределения размера: 2 = 1/9 для закона нормального распределения (Гаусса), 2 = 1/6 для закона треугольника (Симпсона), 2 = 1/3 для закона равной вероятности или отсутствии информации о законе распределения размера.

В результате расчета должно быть выдержано условие превышения допуска на размер над рассчитанным значением.

Пример 3. Определимся с базами для заданной детали (приложение 11). Очень важный принцип - принцип совмещения баз: желательно, чтобы одни и те же поверхности были и конструкторскими, и технологическими и измерительными базами. Большинство контролируемых размеров - диаметральные, и не привязаны при измерении ни к одной из поверхностей. Положение фиксирующего отверстия задается от центральной оси (размер 19,50,26). Конструкторской основной явной двойной опорной базой является цилиндрическая внутренняя поверхность центрального отверстия A (соотношении длины отверстия к его диаметру составляет 1,2, и реализовать двойную направляющую базу не представляется возможным). При обработке детали бы будем базировать и закреплять ее в трехкулачковом самоцентрирующем патроне, где технологической мнимой двойной опорной базой является ось отверстия. Конструкторская и технологическая базы не совпадают. Составляем размерную цепь: мм. Согласно Приложению 4 для размеров свыше 18 мм до 30 мм допуск по 9 квалитету составит 0,26 мм. Рассчитаем тремя методами суммарный допуск на размер 3 мм различными методами, учитывая размер поля допуска трех составляющих размеров, и что поле допуска этого размера по 14 квалитету составляет 250 мкм (приложение 4):

«максимум-минимум»: мкм > 250 мкм;

вероятностный (при нормальном законе распределения всех размеров): мкм < 250 мкм;

В первом случае допуск получается больше допуска для 14 квалитета. Решений может быть два. Первое - ужесточить допуск на размер 19,5, например до 13 квалитета. Второе решение - лучшее - за конструкторскую, технологическую и измерительную базу принять ось центрального отверстия. Результат выполнения трех примеров показан в приложении 12.

Контроль простановки размеров и их предельных отклонений. Простановка размеров и предельных отклонений, которыми задается требуемая точность изделия при изготовлении, должна производиться в соответствии с ГОСТ 2.307-68. Согласно стандарту общее количество размеров на чертеже должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля изделия.

Пример 4. Проверим правильность назначения и простановки размеров и их предельных отклонений на чертеже заданной детали. На чертеже детали должны быть указаны габаритные и присоединительные размеры, а также размеры конструктивных элементов, при этом не допускается повторять размеры одного и того же элемента на разных изображениях, в технических требованиях, основной надписи и спецификации (кроме справочных) и не допускается наносить размеры в виде замкнутой цепи, за исключением случаев, когда один из размеров указан как справочный. Размеры должны соответствовать ГОСТ 6636-69. Предпочтительный ряд Ra40 приведен таблице 1.

Габаритные размеры 160f7 и толщина детали 30 на чертеже проставлены. Присоединительный размер 25h9 в нормальном ряду имеется, также как диаметр и глубина фиксирующего отверстия 8 и 8 мм. Размер фаски во внутреннем отверстии указан неверно, поскольку размеры фасок под углами, отличными от угла в 45, указывают по общим правилам - линейным и угловым размерами или двумя линейными размерами.

Таблица 1

Нормальные линейные размеры, мм (ГОСТ 6636-69)

1,0	1,8	3,2	5,6	10	18	32	56	100	180	320	560
1,05	1,9	3,4	6,0	10,5	19	34/35	60/62	105	190	340	600
1,1	2,0	3,6	6,3	11	20	36	63/65	110	200	360	630
1,15	2,1	3,8	6,7	11,5	21	38	67/70	120	210	380	670
1,2	2,2	4,0	7,1	12	22	40	71/72	125	220	400	710
1,3	2,4	4,2	7,5	13	24	42	75	130	240	420	750
1,4	2,5	4,5	8,0	14	25	45/47	80	140	250	450	800
1,5	2,6	4,8	8,5	15	26	48	85	150	260	480	850
1,6	2,8	5,0	9,0	16	28	50/52	90	160	280	500	900
1,7	3,0	5,3	9,5	17	30	53/55	95	170	300	530	950

Примечание: под косой чертой приведены размеры посадочных мест для подшипников качения.

Следовательно, размер 28 на фронтальной проекции необходимо убрать и ввести глубину фаски 4 мм. Диаметральные размеры канавок на торцевых поверхностях поршня 115 и 60 заданы не вполне некорректно, поскольку размер 115 мм присутствует только в дополнительном ряду линейных размеров. Кроме того, размеры, относящиеся к одному и тому же конструктивному элементу (пазу, выступу, отверстию и т. п.), рекомендуется группировать в одном месте, располагая их на том изображении, на котором геометрическая форма данного элемента показана наиболее полно. Согласно этой рекомендации ГОСТа лучше перенести размер 60 на поперечный разрез, а глубину торцовой канавки обозначить на левом элементе, где собраны все размеры. Угол фаски у торцовой канавки дважды показан на внешней стороне (вверху и внизу построений), а на внутренней стороне отсутствует. Необходимо его проставить, исключив одновременно дублирование размера. После этого, пустая фронтальная проекция может быть удалена (она имеет, кроме того, и неверное изображение окружности, соответствующее впадинам канавок на радиальной поверхности, которая на фронтальной поверхности не видна). И, наконец, размеры канавок на радиальной поверхности. Размеры 6,5 мм и 5,5 мм в нормальном ряду отсутствуют. Эти размеры имеются в дополнительном ряду, но трудно предположить, что размеры уплотнений выбираются из дополнительного ряда. Следовательно, назначим размеры канавок 6,3 мм и 5,6 мм соответственно. Размеры фасок указаны на всех поверхностях, но указание размера 0,5х45 для фасок внутреннего центрального отверстия и фиксирующего отверстия немного неудачно, хотя и допустимо - на чертеже отсутствуют поверхности, к которым можно было еще отнести этот размер. Изменения после правильной простановки размеров показаны в Приложении 13.

Выбор и назначение посадок. По приложению 3 проверим обоснованность назначенных посадок. Посадки назначаются на поверхности, которые контактируют с другими поверхностями других деталей изделия. У нашей детали таких поверхностей пять. Внутренняя коническая поверхность центрального отверстия соединяется со штоком, при этом реализуется двойная опорная база в виде оси, относительно которой задается точность исполнения всех размеров, формы и расположения поверхностей. При этом соединение должно обеспечивать легкость передвижения при затяжке. Следовательно, конструктор должен был назначить посадку H7/h6. Цилиндрическая поверхность центрального отверстия не является базой, соединение со штоком является относительно грубым центрированным соединением, следовательно, можно назначить посадку H11/h11. Внецентровое глухое отверстие реализует двойную направляющую базу, но параллельность оси этого отверстия с центральной осью не важна, в этом случае можно назначить посадку H8/h7. Наружная цилиндрическая поверхность работает в гильзе цилиндра как подшипник скольжения при умеренных и постоянных скоростях и нагрузках, следовательно, можно назначить посадку H8/f7. Точности 8 квалитета у канавок уплотнения вполне достаточно. Необходимые изменения надо внести в чертеж.

Контроль предельных отклонений размеров. Для всех размеров, нанесенных на рабочих чертежах, указывают предельные отклонения.

Допускается не указывать предельные отклонения:

а) для размеров, определяющих зоны различной шероховатости одной и той же поверхности, зоны термообработки, покрытия, отделки, накатки, насечки, а также диаметры накатанных и насеченных поверхностей. В этих случаях непосредственно у таких размеров наносят знак ?;

б) для размеров деталей изделий единичного производства задаваемых с припуском на пригонку.

Предельные отклонения линейных размеров указывают на чертежах условными обозначениями полей допусков в соответствии с ГОСТ 25346-89, например: 18H7, 12e8 или числовыми значениями, например: , , или условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках их числовых значений, например: , .

В данной работе предлагается проставлять предельные отклонения линейных размеров, как условными обозначениями, так и числовыми значениями.

Пример 5. Все поверхности кроме тех, на которые были назначены посадки, имеют 12-14 квалитет точности. Проверка предельных отклонений (таблица в приложении 4, а также ГОСТ 25347-82) показала, что предельные отклонения на длину внеосного отверстия 8+0,36 мм и ширину одной из канавок 5,6+0,15 назначены неверно. Размеры должны быть соответственно 8+0,35 мм и 5,6+0,12 мм. Чертеж после корректного выбора посадок и простановки предельных отклонений показан в приложении 14.

Контроль отклонений формы и расположения поверхностей. Необходимые обозначения допусков формы и расположения поверхностей обозначаются на чертеже знаком.

Допуски формы Тф и расположения делятся на две группы: ограничиваемые полем допуска на размер и не ограничиваемые этим полем. Если допуски формы и расположения не указаны на чертеже, такие виды отклонений, как отклонения от плоскостности, цилиндричности, круглости, параллельности плоскостей, симметричности и другие, допускаются в пределах поля допуска размера. Контроль допусков геометрии, ограниченных полем допуска размера и не указанных на чертеже, не является обязательным. Однако соблюдение допуска размера должно контролироваться с учетом имеющихся отклонений формы и расположения.

В тех случаях, когда наибольшие значения допусков формы и расположения, ограниченных полем допуска размера, не обеспечивают служебного назначения деталей, рекомендуется ввести ограничение этих допусков. Такое ограничение бывает необходимым для улучшения технических и эксплуатационных показателей (точность и плавность хода, уровень шума, точность центрирования сопряжений, их прочность, герметичность и пр.). При этом допуск геометрии, в зависимости от относительной геометрической точности, выбранной с учетом служебного назначения детали, может составлять от 25 до 60 % допуска размера.

В соответствии с ГОСТ 24643-81 рекомендуются следующие уровни относительной геометрической точности:

А - нормальная (Тф/Тр)·100%=60%

В -повышенная (Тф/Тр)·100%=40%

С - высокая (Тф/Тр)·100%=25%,

где: Тф - допуск формы; Тр - допуск размера.

Если для допусков геометрии используется менее 25 % от допуска размера, относительная геометрическая точность - особо высокая. Например, при изготовлении установочных колец для выборочного контроля колец подшипников на оптиметре используется соотношение (Тф/Тр)·100%=5-7%.

Допуски формы цилиндрических поверхностей, соответствующие уровням А, В, С относительной геометрической точности, составляют примерно 30, 20 или 12% допуска размера, так как допуск формы ограничивает отклонение радиуса цилиндрической поверхности, а допуск размера - отклонение диаметра.

Выбор допусков формы и расположения, не ограничиваемых полем допуска размера (допуск перпендикулярности, соосности, симметричности, допуск радиального и торцового биения), также целесообразно увязать с допуском размера.

Проверка взаимной увязки допусков формы и расположения поверхностей осуществляется, когда: одни допуски включают в себя полностью или частично другие виды допусков (например, отклонение от круглости ограничивается допуском цилиндричности); различные виды допусков, независимых один от другого, оказывают совместное воздействие на одни и те же показатели качества изделий.

Если какое-либо отклонение формы или расположения ограничивается несколькими условиями, его следует ограничивать наименьшей из всех ограничивающих величин. Например, отклонение от круглости ограничивается допусками размера, цилиндричности, радиального биения. Если все эти виды допусков заданы, отклонение от круглости должно быть ограничено наименьшим из них.

Если для одних и тех же поверхностей назначаются допуски расположения и формы, рекомендуется, чтобы допуски формы не превышали допусков расположения (например, для цилиндрических поверхностей допуск цилиндричности, а для коротких поверхностей допуск круглости не должны превышать допусков соосности, симметричности, позиционного допуска).

Для определения правильности назначения допуска формы и расположения поверхностей в приложении 5 представлены соответствующие таблицы. Для допуска торцевого биения при наибольшем номинальном диаметре 160 мм и 7 квалитете точности имеем по таблице 5.3 (приложение 5) значение 25 мкм. Для допуска радиального биения при наибольшем номинальном диаметре 160 мм (150 мм) и 7 (8) квалитете точности имеем по таблице 5.4 (приложение 5) значение 50 мкм (80 мкм). Следовательно, допуск на радиальное биение этих двух поверхностей надо разделить. Все изменения вносим в чертеж.

Контроль значений шероховатости (в соответствии с ГОСТ 2.308-79 и ГОСТ 2.309-73). Далее необходимо проверить взаимную увязку допусков размера, формы, расположения и требований к шероховатости поверхностей. При отработке чертежа детали необходимо проверить обоснованность назначения параметров шероховатости, как по эксплуатационным свойствам (таблица 1), так и по назначению (таблица 2). Шероховатость поверхности нормируется и контролируется отдельно от допусков размеров, формы и расположения поверхностей. Однако шероховатость поверхности в процессе сборки и эксплуатации изделия может привести к дополнительным отклонениям размера и формы за счет износа микронеровностей при трении или в результате их смятия и сглаживания при запрессовке и под действием нагрузок. Поэтому для каждого допуска размера и формы можно установить наиболее грубый предел допускаемых значений шероховатости. При заданных допусках биения (радиального, торцового и в заданном направлении, а также полного радиального, полного торцового) значения параметров Ra и Rz рекомендуется ограничивать исходя из условий РТМ2Н31-4-81: Ra = 0,1 * Тб, Rz = 0,4*Tб.

Таблица 2

Значение параметров шероховатости поверхности для эксплуатационных свойств

Эксплуатационные свойства поверхности	Параметр шероховатости
	Ra (Rz)	Rmax	Sm	S	tp	направление шероховатости
Износостойкость при всех видах трения
Виброустойчивость
Контактная жесткость
Прочность соединения
Прочность при циклических нагрузках
Герметичность соединения
Сопротивление в волноводах

Таблица 3

Параметры шероховатости типовых поверхностей деталей

Rz, Ra, мкм	Типовые поверхности деталей
Rz =400 и Rz=200	Не рабочие контуры детали
Rz=100	Отверстия на проход крепежных деталей. Выточки, проточки. Отверстия масленых каналов на силовых валах. Разделка кромок под сварку
Rz=50	Внутренний диаметр шлицевых соединений (не шлифованных). Свободные не сопрягаемые поверхности торцовые поверхности валов, муфт, втулок
Rz=25	Торцевые поверхности под подшипники качения. Поверхности втулок, колец, ступиц, прилегающих к другим поверхностям, но не являющиеся посадочными
Ra=3.2	Шаровые поверхности ниппельных соединений. Канавки под уплотнительные резиновые кольца подвижных и неподвижных торцевых соединений. Радиусы скругления на силовых валах. Поверхности осей для эксцентриков. Опорные плоскости реек
Ra=1.6	Поверхности разъема герметичных соединений без прокладок или со шлифованными металлическими прокладками. Наружные диаметры шлицевых соединений. Отверстия пригоняемых и регулируемых соединений (вкладыши подшипников и др.) с допуском зазора -натяга 25-40 мкм. Цилиндры, работающие с резиновыми манжетами. Отверстия подшипников скольжения. Трущиеся поверхности малонагруженных деталей
Ra=0.8	Притираемые поверхности в герметичных соединениях. Поверхности зеркала цилиндров работающих с резиновыми манжетами. Торцевые поверхности поршневых колец при диаметре менее 240 мм. Валы в пригоняемых и регулируемых соединениях с допуском зазора-натяга 7-25 мкм. Трущиеся поверхности нагруженных деталей. Посадочные поверхности 2-го класса точности с длительным сохранением заданной посадки: оси эксцентриков, точные червяки, зубчатые колеса. Сопряженные поверхности бронзовых зубчатых колес. Рабочие шейки распределительных валов. Штоки и шейки валов с уплотнениями
Ra=0.4	Шейки валов: 1-го класса точности диаметром свыше 1 до 30 мм, 2-го класса - свыше 1 до 10 мм. Валы с пригоняемыми и регулируемыми соединениями (шейки шпинделей, золотники) с допусками зазора-натяга 4-7 мкм. Трущиеся поверхности сильно нагруженных деталей. Цилиндры работающие с поршневыми кольцами
Ra=0.2	Поверхности работающие на трение, от износа которых зависит точность работы механизма.
Ra=0.1	Валы в пригоняемых и регулируемых соединениях с допуском зазора-натяга 2,5-6,5 мкм. Отверстия в пригоняемых и регулируемых соединениях с допуском зазора-натяга до 2,5 мкм. Рабочие шейки валов прецизионных быстроходных станков и механизмов
Ra=0.08	Зеркальные валики координатно-расточных станков и др.

Может также потребоваться привести в соответствие степень точности размера (квалитет) и шероховатость поверхности. Ориентировочно допуск на обработку и шероховатость обработанной поверхности связаны следующим образом (таблица 3):

Таблица 4

Соотношение параметра шероховатости и допуска

Допуск, мкм	Класс шероховатости	Ra, Rz, мкм	Допуск, мкм	Класс шероховатости	Ra, Rz, мкм	Допуск, мкм	Класс шероховатости	Ra, Rz, мкм
0,5	14-13	Rz0,05-Rz 0,1	13	9-8	Ra0,4-Ra0,8	250	4-3	Rz50 -Rz100
1,0	13-12	Rz0,1-Ra0,08	25	8-7	Ra0,8-Ra1,6	500	3-2	Rz100 -Rz200
2,0	12-11	Ra0,08-Ra0,1	40	7-6	Ra1,6 -Ra3,2	800	2-1	Rz200 -Rz400
3,5	11-10	Ra0,1-Ra0,2	75	6-5	Ra3,2 -Rz25
6,5	10-9	Ra0,2-Ra0,4	150	5-4	Rz25 -Rz50

Числовые значения высоты шероховатости поверхностей, указанные по шкале Ra, должны соответствовать подчеркнутым значениям нормального ряда чисел: 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16, 12.5, 10.0, 8.0, 6.3, 5.0, 4.0, 3.2, 2.5, 2.0, 1.6, 1.25, 1.0, 0.8, 0.63, 0.5, 0.4, 0.32, 0.25, 0.2, 0.16, 0.125, 0.1, 0.08, 0.063, 0.05, 0.04, 0.032, 0.025, 0.02, 0.016, 0.012, 0.01, 0.008.

Более точные данные приведены в Приложении 2.

Пример 6. Для заданной детали назначить рациональную шероховатость поверхностей.

Первое, что необходимо отметить, согласно таблице 1 для детали поршень желательно знать параметр Ra, тем более что на чертежах проставляется именно этот параметр. В шкале Ra размер 5 мкм отсутствует. Неуказанная шероховатость, таким образом, составит Ra 6,3. Аналогично определяем, что шероховатость Ra 1,25 назначена некорректно, правильно было бы указать Ra 1,6. Проверим обоснованность назначения данного параметра шероховатости. Однако вначале заметим, что шероховатость боковой поверхности одной из канавок под уплотнения обозначена дважды: и вверху и внизу, а шероховатость боковой поверхности другой канавки не указана вообще. Кроме того, шероховатость основания канавок под уплотнение указана внутрь материала, а не наружу. Не указана и шероховатость у конусной поверхности центрального отверстия, хотя она выполнена по 7 квалитету точности.

Согласно таблице 2 шероховатость канавок под уплотнительные кольца составит Ra 3,2, это значение удовлетворяет и рекомендациям таблицы 3, поскольку допуски на все размеры составляют более 40 мкм. Шероховатость торцовых поверхностей будет определяться не допуском на размер 30-0,52, а допуском торцевого биения (составляет 25 мкм). Согласно условиям РТМ2Н31-4-81: Ra = 0,1 * Тб =0,125 = 2,5 мкм. Принимаем меньшее стандартное значение Ra 1,6. Шероховатость внешней цилиндрической поверхности детали наоборот будет определяться допуском на размер (она по таблице 3 для допуска 40 мкм составит Ra 1,6 - 3,2), а не допуском радиального биения (составляет 80 мкм): согласно условиям РТМ2Н31-4-81: Ra = 0,1 * Тб =0,180 = 8 мкм. Принимаем меньшее стандартное значение Ra 1,6, поскольку поршень с уплотнениями работает в цилиндре, и возможен контакт поверхности поршня с поверхностью цилиндра (см. рекомендации таблицы 2). Для конусной поверхности внутреннего цилиндрического отверстия для 7 квалитета точности и 28 допуск на размер составит 21 мкм (приложение 4), следовательно, по таблице 3 назначаем шероховатость также Ra 1,6. А вот на внутреннюю цилиндрическую поверхность с допуском размера 130 мкм можно назначить шероховатость Ra 6,3, что в 10 раз больше проставленной на чертеже. Шероховатость поверхности внеосного отверстия составит Ra 0,8 (для допуска 15 мкм).

Внесем соответствующие изменения, в том числе выносные элементы. Результат правки показан в Приложении 15.

Оценка технологичности конструкции детали. Производится количественными и качественными показателями. Для количественной оценки технологичности конструкции изделия применяют показатели, предусмотренные ГОСТ 14.201-83. Основные из них: трудоемкость, материалоемкость, унификация элементов детали, требования к точности и качеству поверхностей.

Количественная оценка технологичности производится расчетом ряда показателей, характеризующих отдельные свойства.

Коэффициент использования металла:

Ким=Мдет/Мзаг

Где Мдет - масса детали по чертежу, кг; Мдет - масса материала исходной заготовки.

Коэффициент использования металла в среднем должен быть 0.6-0.7; ниже 0.5 - плохо, допускается в мелкосерийном производстве при изготовлении сложных деталей.

Коэффициент унификации конструктивных элементов детали (диаметров отверстий, резьб, канавок, фасок и т.д.):

Куэ=Nуэ/Nэ

где Nуэ - число унифицированных элементов детали, шт.; Nэ - общее число конструктивных элементов.

Коэффициент унификации конструктивных элементов в среднем должен быть 0.4-0.6; ниже 0.4 - плохо, допускается при изготовлении уникальных изделий оригинальной конструкции.

Коэффициент точности обработки детали:

где ni - число поверхностей одного квалитета ITi.

Коэффициент точности обработки показывает сложность изготовления детали; значение 8-10 - нормальная точность; меньше 8 - высокая точность, свыше 10 - пониженная точность.

Коэффициент шероховатости поверхности:

где ni - число поверхностей одной шероховатости Rai.

Коэффициент шероховатости указывает на сложность обработки: значение 1-1.25 - нормальные требования, меньше 1 - высокие требования, свыше 2.5 - низкие требования.

После выполнения отдельных оценок технологичности дается общее заключение о технологичности изготовления данной конструкции детали. Здесь возможны предложения по улучшению технологичности за счет унификации конструктивных элементов, требований к точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей.

Качественная оценка технологичности указывается словами "хорошо-плохо", "допустимо-недопустимо". Типовые оценки технологичности разработаны применительно к типу конструкции детали (вал, втулка, корпус). Наиболее общие оценки технологичности конструкции детали относятся к доступности поверхностей для обработки, возможность обработки поверхностей на проход, возможность параллельной обработки нескольких поверхностей, наличие пространства для выхода (перебега) инструмента.

Дать количественную и качественную оценку технологичности детали.

Составим таблицу обрабатываемых поверхностей с их квалитетом обработки и назначенной шероховатостью (таблица 4).

Таблица 5

Параметры обрабатываемых поверхностей детали

Наименование поверхности	Количество поверхностей	Количество унифицированных элементов	Квалитет точности	Параметр шероховатости, мкм
Центральное отверстие	1	1	11	6,3
Конусная поверхность	1	-	7	1,6
Отверстие внеосное	1	1	7	0,8
Торцовая поверхность	2	-	9	1,6
Внешняя цилиндрическая поверхность	1	1	7	1,6
Канавка	2	2	11	3,2
Выточка на торце	2	-	12	6,3
Фаска	4	4	14	6,3
Итого	15	9

Для расчета коэффициента использования металла определим приблизительные размеры заготовки: диаметр - 170 мм, толщина - 35 мм. Тогда масса заготовки

кг.

Таким образом, коэффициент использования материала

Ким= Мдет/Мзаг = 4,5/6,2 =0,73> 0,6-0,7,

следовательно деталь технологична по этому параметру.

Коэффициент унификации элементов

Куэ=Nуэ/Nэ = 9/15 = 0,6 >0,4-0,6,

следовательно деталь технологична по этому параметру.

Коэффициент точности обработки детали

следовательно, деталь характеризуется нормальной точностью, она технологична по этому параметру.

Коэффициент шероховатости поверхности

следовательно, к детали предъявляются низкие требования к сложности механической обработки, и деталь технологична по этому параметру.

Конструкция детали позволяет легко осуществить доступ ко всем поверхностям для обработки, возможна обработки поверхностей на проход, возможно использование фасонного инструмента для одновременной обработки канавок на внешней цилиндрической поверхности детали, имеется пространство для выхода (перебега) инструмента, не требуется использование специального инструмента для обработки.

Таким образом, на основе качественного и количественного анализа можно сделать вывод, что конструкция данной детали технологична.

Под технологическим маршрутом изготовления детали понимается последовательность выполнения технологических операций (или уточнение последовательности операций по типовому или групповому технологическому процессу) с выбором типа оборудования. На этапе разработки технологического маршрута припуски и режимы обработки не рассчитывают. Рациональный маршрут выбирают с использованием справочных данных и руководящих материалов по типовым и групповым методам обработки.

Технологические маршруты весьма разнообразны и зависят от конфигурации детали, ее размеров, требований точности, от объема выпуска.

При проектировании маршрута следует руководствоваться некоторыми общими рекомендациями [7, 9, 10]:

1) Сначала выявляют необходимость разделения процесса изготовления детали на операции черновой, чистовой и отделочной обработки. Эту работу выполняют с использованием разработок по установлению маршрута обработки различных поверхностей данной детали.

2) Операцию черновой обработки целесообразно отделить от чистовой, чтобы уменьшить влияние деформации заготовки после черновой обработки. Однако, если заготовка жесткая, а обрабатываемые поверхности незначительны по длине, то такое разделение не обязательно. Нецелесообразно также отделение черновой обработки от чистовой при изготовлении деталей на револьверном станке из пруткового материала. Не делается этого и при обработке деталей в условиях РТК или ГПМ, построенных на базе многоцелевых станков с ЧПУ (ТОЦ и ОЦ) [1, 8].

3) Отделочная обработка, как правило, выполняется на конечной стадии процесса.

4) При формировании операций следует учесть, что для определенной группы поверхностей потребуется обработка с одной установки, для обеспечения соосности, симметричности, перпендикулярности, параллельности и т.п. требований. К таким поверхностям относятся соосные поверхности вращения и прилегающие к ним торцовые поверхности, а также плоские поверхности, обрабатываемые в несколько позиций.

5) В самостоятельные операции выделяются обработка зубьев колес, нарезание шлицев, обработка пазов и др.

6) При формировании операций следует иметь ввиду следующее: а) на первой операции необходимо обработать те поверхности, которые будут использованы в качестве технологических баз на второй, а возможно и на последующих операциях механической обработки; б) наличие термической и химико-термической обработки.

7) При формировании технологического маршрута устанавливается тип применяемого оборудования (станок токарный, фрезерный, сверлильный и т.п.).

Выполненная наметка технологического маршрута оформляется в виде операционных эскизов заготовок с указанием схемы установки и с выделением жирными линиями обработанных поверхностей, шероховатости, размеров.

В маршрут технологического процесса включают дополнительные операции (обработку крепежных отверстий, снятие фасок, зачистку заусенцев, промывку и др.), а также указывают место контрольных операций.

После оценки принятых решений вносят необходимые коррективы, что подтверждает их многовариантность.

Пример 8. Требуется определить размеры исходной заготовки. Поэтому выбор маршрута обработки будем осуществлять для поверхностей, размеры которых определят размеры заготовки. Это цилиндрическая поверхность и две торцовые поверхности в размер 30h9±0,026. Отверстие в заготовке делать нецелесообразно.

Анализ чертежа детали показывает, что наивысшая шероховатость поверхности детали - Ra 1,6. Деталь - тело вращения, следовательно, обработка будет производиться на токарном станке (или с использованием операций точения). Грубые операции при изготовлении такой точной детали должны быть исключены, т.е. заготовка по параметрам качества должна приближаться к детали. По приложению 8 (продолжение) для отливки в середине таблицы отмечаем, что шероховатость поверхности отливки зависит от класса точности и последовательности обработки. Выбираем второй класс точности, поскольку заготовка первого класса точности достаточно дорога, а третий класс точности предполагает обдирочную обработку. Устанавливаем, следовательно, что шероховатость исходной заготовки - Rz 160.

Последовательность технологических переходов определяем по Приложению 6, учитывая, что рекомендуется повышать параметр шероховатости не более, чем на 2 класса. В таблице присутствуют цилиндрические наружные и внутренние поверхности, а также плоскости. Хотя торцовые поверхности относятся к плоским, их обработку мы решили вести методом точения, следовательно, и маршрут обработки будем выбирать из раздела «Наружные цилиндрические». Для обтачивания поверхности будем иметь переход предварительного обтачивания, чтобы снизить параметр качества с Rz 160 до Rz 40, и два перехода чистового обтачивания, которыми мы снизим показатель шероховатости до Ra 2,5. Этот вариант учитывает обработку на многоцелевых станках с ЧПУ. При обработке на универсальных станках два последних перехода обтачивания необходимо будет заменить на два перехода предварительного шлифования. Выбираем первый вариант, который соответствует специализации подготовки инженера. Для обтачивания торцовых поверхностей в размер 30h9±0,026 будем иметь аналогичным образом предварительный переход и переход чистовой.

технологичность конструкция деталь

Список литературы

1. Материаловедение и технология конструкционных материалов; Академия - Москва, 2009. - 448 c.

2. Производство композитных материалов в машиностроении; КноРус - Москва, 2008. - 639 c.

3. Технология судостроения; Профессия - Москва, 2003. - 344 c.

4. Гноевой А. В., Климов Д. М., Чесноков В. М. Основы теории течений бингамовских сред; ФИЗМАТЛИТ - Москва, 2004. - 272 c.

5. Зайцев С. А., Толстов А. Н., Грибанов Д. Д., Куранов А. Д. Метрология, стандартизация и сертификация в машиностроении; Академия - Москва, 2009. - 288 c.

6. Звягольский Ю. С., Солоненко В. Г., Схиртладзе А. Г. Технология производства режущего инструмента; Высшая школа - Москва, 2010. - 336 c.

7. Кирсанов Ю. А. Циклические тепловые процессы и теория теплопроводности в регенеративных воздухоподогревателях; ФИЗМАТЛИТ - Москва, 2007. - 240 c.

8. Кондаков А. И. САПР технологических процессов; Академия - Москва, 2010. - 272 c.

9. Кузнецов В. А., Черепахин А. А. Технологические процессы в машиностроении; Академия - Москва, 2009. - 192 c.

10. Латыев С. М. Конструирование точных (оптических) приборов; Политехника - Москва, 2007. - 584 c.

Размещено на Allbest.ru