Технологии производства транспортной техники
Виды изделий, типы и методы их производства. Виды заготовок и их получение. Базы, погрешность базирования и способы определения жесткости системы. Точность механической обработки изделий, качество поверхности и припуски на механическую обработку.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.12.2014 |
| Размер файла | 92,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Один из методов борьбы с температурными деформациями - снижение перепада температур в зоне обработки. Этого можно достичь: 1) равномерным распределением тепла по поверхности обработки (многорезцовая обработка); 2) снижением усилий резания и тепловыделения при отделочной обработке за счет расчленения обработки на черновую, получистовую и чистовую; 3) применением обильного охлаждения заготовки смазывающе-охлаждающей жидкостью, струей воздуха или специальными теплоотводящими устройствами; 4) повышением скорости резания, что способствует увеличенному отводу тепла стружкой, и рядом других мероприятий.
Внутренние напряжения обрабатываемой детали. Внутренние напряжения существуют в детали при отсутствии каких-либо внешних сил, действующих на эту деталь. Эти напряжения находятся в равновесии и внешне не проявляются. Снятие определенной части напряженного металла (припуска), разрезка детали: термообработка и ряд других технологических приемов нарушаю! это равновесие внутренних напряжений.
Нарушение равновесия внутренних напряжений приводит к деформации детали, после чего происходит перераспределений внутренних напряжений и снова наступает равновесие. Эти напряжения возникают в результате: 1) поверхностного наклепа; 2) поверхностного упрочнения (термообработка); 3) сварки; 4) пайки; 5) термического или механического торможения при остывании отливок и поковок; 6) структурных превращений; 7) механической обработки и др. В некоторых случаях при изготовлении детали преднамеренно на поверхности ее создают сжимающие внутренние напряжения, так как этот вид напряжений повышает усталостную прочность детали. Внутренние напряжения особенно велики в отливках и поковках сложной конфигурации. В машиностроении проводится ряд мероприятий, позволяющих снизить или полностью снять внутренние напряжения у заготовок. Механическое торможение формы может быть устранено при разрушении формы отливки при переходе ее из области пластических в область упругих деформаций. При отливке в постоянные формы заготовку следует извлекать из формы до проявления усадки. При изготовлении отливки используются изотермические смеси и холодильные устройства для выравнивания температуры остывания детали. Некоторые приемы дают хорошие результаты по устранению внутренних напряжений у заготовок. К ним относятся: 1) естественное старение; 2) искусственное старение; 3) обстукивание заготовки; 4) пропускание через заготовку переменного тока и др.
Копирование погрешностей предшествующей обработки. Деформация и смещение элементов системы СПИД вызывается усилием резания, направленным нормально к обрабатываемой поверхности. В связи с тем что в процессе обработки режущая кромка инструмента перемещается относительно обрабатываемой поверхности, т. е. точка приложения силы резания перемещается, возникает переменная жесткость системы СПИД и переменные отжатия. Это приводит к образованию погрешности формы обрабатываемой поверхности. Таким образом, при снятии неравномерного припуска с поверхности обработки сила резания переменна, а следовательно, переменно и смещение системы СПИД, что сказывается на точности формы обрабатываемой поверхности.
Следовательно, происходит копирование исходной погрешности обработки. Влияние исходных погрешностей на точность обработки может быть устранено частично или полностью за счет увеличенного припуска для увеличения числа проходов.
Чем ближе форма заготовки к форме обрабатываемой детали, тем более равномерны снимаемый слой металла и усилие резания и при постоянной жесткости системы меньше погрешность обработки. Погрешность обработки в зависимости от исходной погрешности заготовки может быть определена из установленных зависимостей.
Неточность средств и методов измерения. В процессе обработки измеряют вновь образованные размеры обработанных поверхностей детали, причем измерение осуществляется относительно основных конструкторских баз. Результат обмера не точно совпадает с действительным размером, так как существует погрешность измерения. При обычных измерениях деталей считается допустимой погрешность измерения в пределах 1/5-1/10 допуска, установленного на измеряемый размер. Таким образом, на результат измерения обработанного размера влияет не только погрешность обработки, но и погрешность измерения. Рекомендуется выбирать средства измерения с таким расчетом, чтобы погрешность измерения не превышала установленные пределы.
Контрольные вопросы
1. Перечислите факторы, влияющие на точность обработки.
2. Жесткость упругой системы СПИД.
Лекция 6. Точность механической обработки
Понятие о точности размеров, формы и взаимного положения поверхностей деталей. Влияние точности на технико-экономические показатели производства и эксплуатации автотракторной техники. Обоснование оптимальной точности.
Способы достижения заданной точности. Виды погрешностей: систематические и случайные. Статистические методы оценки точности. Расчет суммарной погрешности. Факторы, определяющие суммарную погрешность.
Суммирование погрешностей обработки осуществляется в зависимости от вида погрешностей (систематические или случайные). Систематические погрешности суммируются с учетом их знака (алгебраическое суммирование). Например, можно сопоставить износ резца и температурные его деформации за счет нагревания в процессе снятия стружки. Эти погрешности могут взаимно перекрывать друг друга. Систематические и случайные погрешности суммируются арифметически. При расчете суммарной погрешности систематические и случайные погрешности суммируются с учетом менее выгодных вариантов, т. е. когда систематическая и случайная погрешности имеют одинаковый знак. Независимые случайные погрешности подчиняются закону нормального распределения. Эти погрешности суммируются по правилу квадратного корня
где - суммарная погрешность;
, . . .,- составляющие погрешности.
Если составляющие погрешности подчиняются симметричному закону распределения, то суммарная погрешность
где- коэффициенты, зависящие от вида кривых распределения составляющих погрешности.
В том случае, когда все составляющие погрешности подчиняются одному закону распределения, следовательно,
При нормальном распределении k = 1. Отступление от закона нормального распределения вызывает изменение величины k в пределах 1,0-1,73. При анализе точности обработки на настроенных станках k = 1,2.
Методы настройки станков на размер
Точность обработки на металлорежущих станках можно обеспечить методами: 1) промеров и пробных проходов; 2) предварительной настройки станка с применением мерных инструментов и приспособлений; 3) автоматического контроля и подналадки инструмента (станка).
Первый метод характеризуется тем, что рабочий после каждого прохода устанавливает инструмент на размер, обрабатывает небольшой участок детали, полученный размер измеряет универсальным инструментом, корректирует положение инструмента, после чего обрабатывает всю поверхность. При точных работах инструмент устанавливают на размер после нескольких пробных проходов.
Корректируя последующими проходами ошибки предшествующих проходов и увеличивая число проходов, можно обеспечить высокую точность обработки. Однако режущий инструмент не может снимать стружки сколь угодно малой толщины. В обычных условиях режущая кромка только что заточенного резца притуплена по радиусу 0,01-0,02 мм, причем в работе притупление увеличивается до 0,10-0,15 мм и больше. Вследствие этого предельная толщина стружки резко увеличивается, доходя до нескольких сотых долей миллиметра. Абразивный инструмент может снимать стружки во много раз меньшей толщины. При шлифовании круг снимает слои металла толщиной до 1 мкм, а при притирке тонкими абразивными зернами толщина слоя еще меньше. Учитывая все сказанное, можно понять, что при высокой точности обработки этот метод достаточно дорог.
Второй метод позволяет на основании предварительных расчетов точности обработки установить первоначально инструмент и приспособления так, чтобы не допустить брака деталей. Однако при этом методе необходимо периодически останавливать станок для поднастройки. Работа на настроенных станках широко применяется в массовом и крупносерийном производстве.
Работа на настроенных станках имеет ряд преимуществ:
1) устранение затрат времени на пробные проходы и промеры;
2) ускорение выполнения многих рабочих приемов, так как уменьшается опасность получения брака; 3) создание условий, благоприятных для одновременной работы несколькими инструментами, одновременной обработки нескольких деталей, многостаночного обслуживания и т. д.
На точность настройки также влияет степень постоянства всех действующих факторов процесса: однородность обрабатываемого материала, соблюдение общих и операционных припусков, правильность и чистота базирующих поверхностей, зажимные усилия, износ инструмента.
Третий метод предусматривает автоматическое получение заданной точности обработки. Это обеспечивается автоматическим контролем детали и под наладкой инструмента (станка) в процессе обработки в случае выхода размеров детали за установленные границы.
Существуют разнообразные схемы автоматической корректировки возникающих погрешностей: по одной детали, по среднему арифметическому значению размеров нескольких деталей, косвенными методами.
Наиболее распространены автоматические регулирующие устройства, использующие статистический контроль, когда подналадка ведется по среднему размеру детали.
Установка инструмента на размер при настройке станка. Статическая настройка при неподвижном станке не обеспечит высокой точности обработки, так как под действием сил резания и других сил возникают деформации всей упругой системы СПИД и изменяется температурный режим системы. Вследствие этого размеры, получаемые в процессе обработки, не совпадают с теми, которые можно ожидать после статической настройки.
При работе мерным инструментом, а также в тех случаях, когда усилия резания, возникающие от действия различных режущих кромок, взаимно уравновешиваются, можно ожидать лучшего совпадения результатов статической настройки с результатами обработки, хотя и здесь сказывается влияние различных погрешностей.
При работе немерным инструментом регулировка наладочного размера составляет важную часть настройки.
Процесс настройки на размер состоит именно в том, чтобы обеспечить совпадение середины поля рассеивания с серединой поля допуска. Перемещая инструмент или регулируя упоры, можно компенсировать имеющиеся систематические погрешности.
Существует несколько методов корректировки размера в процессе настройки. Рассмотрим некоторые из них.
1. Настройка по рабочему калибру. Хотя этот метод настройки распространен, но он не может считаться удовлетворительным. Нельзя вести настройку по одной пробной детали, если даже эта деталь оказывается в пределах допуска. В самых неблагоприятных случаях она может иметь размеры, соответствующие границам этого поля допуска, и тогда остальные детали партии все получат размеры либо меньшие, либо большие размера пробной детали. Если вместо одной пробной детали взять несколько, то точность настройки повысится.
Величину, равную отношению допуска к величине поля рассеивания, условимся называть коэффициентом запаса точности . При = 1 вероятность работы без брака равна нулю при любом числе пробных деталей. Это становится понятным, если учесть, что в данном случае работа без брака возможна лишь тогда, когда кривая распределения займет идеально симметричное положение относительно поля допуска, т. е. когда ошибка настройки равна нулю. Проводя настройку на основании обмера нескольких пробных деталей, отрегулировать положение инструмента таким образом невозможно.
При > 1 работа без брака возможна. Вероятность такой работы зависит от значения коэффициента запаса точности и от числа пробных деталей.
2. Настройка по калибрам с суженными допусками. В этом случае количество пробных деталей можно уменьшить, так как допуск калибра уже, чем заданный допуск детали.
Для того чтобы полностью избежать брака при настройке по одной пробной детали, необходимо чтобы > 2, т. е.. > 12.
3. Настройка при помощи универсального измерительного инструмента.
Устройства, облегчающие настройку на размер. Для получения точных размеров на настроенном станке необходимо обеспечить: 1) определенное расположение обрабатываемой детали относительно станка; 2) заданное положение инструмента относительно станка; 3) правильное действие устройств (упоров, остановов), ограничивающих перемещение инструмента относительно станка. Первая задача решается путем использования установочных приспособлений и надлежащей установки детали. Вторая и третья задачи решаются в процессе настройки станка.
Для первоначальной установки инструмента применяются калибры (эталоны) или одна из деталей, ранее обработанных на этом станке. Кроме того, применяются универсальные установочные приспособления, установочные шаблоны, резцедержатели с регулирующими устройствами, индикаторные упоры и др.
Например, при замене затупившегося инструмента новым совмещением базовых поверхностей инструмента и приспособления и поворотом или продвижением до упора инструмент фиксируется в нужном положении, вследствие чего отпадает необходимость его регулировки на размер.
Экономическая точность обработки
Точность обработки находится в обратной зависимости от производительности и себестоимости обработки. Характер этой зависимости различен для различных методов. Так, например, для токарной обработки при невысоких требованиях к точности машинное время сокращается. Однако такое сокращение за счет повышения режимов резания не может превысить некоторой определенной величины, так как режимы лимитируются не только точностью обработки, но также мощностью и прочностью станка, надежностью закрепления детали и т. д.
Существует некоторое минимальное значение машинного времени, ниже которого оно не может быть ни при каких условиях, если не изменить самого метода обработки. Однако при замене какого-либо метода обработки более грубым (например, замена притирки шлифованием) это минимальное значение машинного времени может быть снижено. Очевидно, и вспомогательное время, и другие составляющие времени обработки не могут беспредельно снижаться.
Обобщая приведенные рассуждения, можно распространить их и на другие виды обработки. Можно принять следующую приближенную зависимость полного (калькуляционного) времени обработки от точности:
где Та - постоянная для данного метода обработки величина, соответствующая минимально возможной затрате времени;
A u k - постоянные величины;
- сумма погрешностей, зависящих от нагрузки (доминирующей обычно оказывается погрешность А0, обусловливаемая упругими отжатиями).
Необходимо учитывать при этом некоторые постоянные погрешности, свойственные данному методу обработки, которые не могут быть снижены ни при какой затрате времени.
Если сумму этих погрешностей обозначить, то полная погрешность .Исходя из всего сказанного, можно представить зависимость времени обработки от точности в виде кривой.
Выбор оптимальной точности обработки является сложной технико-экономической задачей. При решении этой задачи следует учитывать не только стоимость механической обработки, но также стоимость сборки, которая снижается при повышении точности обработки. Кроме того, необходимо учитывать влияние точности на эксплуатационные характеристики.
Контрольные вопросы
1.Виды погрешностей.
2. Расчет суммарной погрешности.
Лекция 7. Качество поверхности
Параметры, характеризующие качество поверхности: геометрические и физико-механические. Шероховатость поверхности и критерии ее оценки. Волнистость. Структура поверхностного слоя. Глубина и степень наклепа. Остаточные напряжения растяжения и сжатия в поверхностном слое.
Влияние параметров качества поверхности на эксплуатационные показатели работы изделия. Обоснование оптимальных значений параметров качества поверхностей при разработке конструкции.
Технологические мероприятия, обеспечивающие заданные параметры качества поверхности: вид обработки, режимы резания, методы упрочняющей технологии.
Под качеством поверхности детали понимают состояние её поверхностного слоя как результат воздействия на него одного или нескольких последовательно применяемых технологических методов. Качество поверхности деталей машин предопределяется геометрической характеристикой поверхности и физико-механическими свойствами поверхностного слоя.
К геометрической характеристике обработанной поверхности относятся шероховатость поверхности (микронеровности), ее форма (макрогеометрия), волнистость и взаимное расположение направления следов механической обработки и направления движения детали при работе.
Шероховатость и форма поверхности характеризуют строение ее в продольном и поперечном направлениях. Разделение на микро- и макрогеометрию вызвано различием причин их появления, а также удобствами их измерения.
Волнистость поверхности занимает промежуточное положение между шероховатостью и отклонениями формы ее.
Шероховатость поверхности. Реальная поверхность всегда шероховата. Она имеет неровности независимо от способа ее получения. Это объясняется, во-первых, самой природой физической поверхности, обусловливаемой дискретным, атомно-молекулярным строением твердого тела. Характер молекулярной шероховатости определяется формой и взаимным расположением атомов. Во-вторых, после механической обработки на поверхности всегда остаются следы воздействия режущей кромки инструмента в виде выступов и впадин различной формы и размеров. Шероховатость образуется как в направлении главного рабочего движения, осуществляющего резание, так и в направлении подачи. В результате создаются поперечная и продольная шероховатости. Поперечная шероховатость характеризуется неровностями в направлении подачи, а продольная - в направлении скорости резания.
Форма, размер и расположение неровностей зависят от способа обработки. Применяя тот или иной способ обработки, можно изменять характер и расположение неровностей. Оценка шероховатости производится в направлении ее наибольшего значения. На шероховатость поверхности влияют упругая и пластическая деформации в поверхностном слое, режимы резания, жесткость технологической упругой системы СПИД, форма и состояние режущей части инструмента, трение инструмента по обработанной поверхности и род обрабатываемого материала.
Волнистость поверхности. Волнистость характеризуется высотой и шагом волны. Высота и шаг волны приблизительно постоянны. Наиболее сильно влияет на эксплуатационные свойства деталей высота волны, а потому она должна оцениваться при большом увеличении (1000-3000 раз и даже более). Волнистость вызывается вибрациями, возникающими в процессе обработки на станках при определенных условиях.
Направление следов механической обработки. Высота, форма и угол наклона неровностей не определяют полностью геометрию поверхности. Важной геометрической характеристикой является направление следов механической обработки относительно рабочего движения детали. Следы обработки могут быть параллельны, перпендикулярны или направлены под углом к рабочему движению. Направленность неровностей сильно влияет на износ при одной и той же высоте шероховатости. При тяжелых условиях работы следы обработки должны пересекаться. Такое же направление следов обработки выбирается при отсутствии смазки и большом давлении, так как при параллельном направлении следов обработки легко происходит заедание. Если неровности расположены под углом или перпендикулярно к направлению рабочего движения, то износ увеличивается. Характерно, что чем неоднороднее по высоте неровности на более твердой трущейся поверхности, тем больше износ мягкой составляющей пары трения.
Состояние поверхностного слоя
Процесс резания сопровождается не только большой силой резания, но также возникновением значительных температур, что вызывает пластическую деформацию тонких поверхностных слоев, расположенных под обработанной поверхностью.
Процессы, происходящие в поверхностных слоях, связанные с наклепом и разупрочнением, с повышением микротвердости и образованием остаточных напряжений, оказывают решающее значение на эксплуатационные свойства деталей машин.
Наклеп поверхностного слоя характеризуется двумя показателями: степенью наклепа и глубиной наклепанного слоя. Степень наклепа представляет собой отношение поверхностной твердости к твердости исходного металла. Поверхностная твердость при механической обработке в результате наклепа может повышаться в 2 раза и более. Глубина наклепанного слоя в зависимости от метода обработки может изменяться от нескольких микрон до 1,0 мм и выше. Так, например, при точении глубина слоя составляет 0,1-1,0 мм, при протягивании - 0,01-0,05 мм и т. д.
Склонность металла к наклепу зависит от его исходного состояния и свойств. Вязкие и пластичные металлы, склонные к пластической деформации, получают при обработке резанием наибольший по глубине наклеп. С повышением твердости обрабатываемого металла уменьшается объем металла, охваченного пластической деформацией.
Скорость резания влияет на температуру пластической деформации и силу резания. При высоких температурах, наряду с наклепом происходит разупрочнение, которое может частично или полностью снять образовавшийся наклеп за счет восстановления кристаллической решетки. Увеличение скорости резания повышает температуру резания и ускоряет процесс разупрочнения, но при этом уменьшается объем, охваченный пластической деформацией, и сокращается ее продолжительность. Следовательно, при очень высоких скоростях резания разупрочнение в значительно меньшей степени снимает наклеп, чем при средних скоростях.
Степень и глубина наклепа поверхностного слоя являются критериями качественной оценки пластической деформации.
Эксплуатационные свойства деталей находятся в прямой связи с геометрическими характеристиками поверхности и свойствами поверхностного слоя.
Износ деталей в значительной степени зависит от высоты и формы шероховатости. Износоустойчивость детали определяется главным образом верхней частью профиля шероховатости.
В начальный период работы в местах контакта развиваются напряжения, часто превышающие напряжения предела текучести. В результате происходят упругая и пластическая деформации сжатия и сдвига вершин шероховатости, приводящие к интенсивному износу в период приработки. В некоторых случаях интенсивный первоначальный износ сопровождается схватыванием трущихся поверхностей. Таким образом, в процессе приработки шероховатость после механической обработки (технологическая) деформируется и разрушается, вследствие чего образуется новая шероховатость (рабочая), отличающаяся по форме и размерам от технологической. Направление шероховатости приближается к направлению скольжения.
Окончание приработки характеризуется наступлением постоянства скорости износа, а установившаяся при этом шероховатость является оптимальной в течение дальнейшего изнашивания. При изменении условий работы деталей (увеличение давления, скорости и др.) произойдет дополнительная приработка. Перевод в облегченные условия не сопровождается дополнительной приработкой.
Условия трения и изнашивания определяют характер разрушения шероховатости.
Макрогеометрические отклонения увеличивают износ деталей. Износ на отдельных участках поверхности протекает неравномерно: при бочкообразности - сначала изнашиваются средние участки, при вогнутости - крайние участки и т. д.
Направление следов механической обработки и шероховатость поверхности по-разному влияют на износ при различных видах трения.
Образование в поверхностном слое детали наклепа препятствует росту существующих и возникновению новых усталостных трещин. Этим можно объяснить заметное повышение усталостной прочности деталей, подвергнутых дробеструйной обработке, наклепыванию шариком, обкатке роликами и другим операциям, создающим в поверхностном слое благоприятно направленные остаточные напряжения.
Наклеп снижает пластичность трущихся поверхностей, уменьшает схватывание металлов, что способствует также уменьшению износа. Однако при большой степени наклепа износ может увеличиться. Влияние наклепа на износ сильнее проявляется у металлов, склонных к наклепу.
Управляя процессом резания, можно получить такое сочетание остаточных напряжений и напряжений, возникающих в процессе эксплуатации, которое благоприятно скажется на усталостной прочности. Напряжения, полученные при суммировании эксплуатационных и остаточных напряжений, позволяют судить о целесообразности выбранного метода механической обработки.
Параметры и определения
Базовой линией является так называемая средняя линия профилей, проведенная таким образом, что в пределах базовой длины s сумма квадратов расстояний точек измеряемого профиля до этой линии минимальная. Базовая длина - это длина линии, в пределах которой производится оценка параметров шероховатости (s = 0,01 до 25 мм). - среднее арифметическое отклонение профиля равно среднему арифметическому из абсолютных значений отклонений профиля h от средней длины в пределах базовой длины s; - высота неровностей по десяти точкам - это среднее расстояние между пятью высшими и пятью низшими точками измеряемого профиля в пределах базовой длины l; наибольшая высота неровностей - ; средний шаг неровностей - среднее значение шага неровностей в пределах базовой длины; средний шаг неровностей по вершинам - s - это среднее значение шага неровностей по вершинам в пределах базовой длины; относительная опорная длина профиля - это отношение опорной длины профиля к базовой длине.
ГОСТом регламентируются параметры:
= 2,5 - 0,02 мкм; = 320 - 0,025 мкм; и s = 10 - 0,002; = 5 - 90%, а также направление неровностей.
Требования к шероховатости устанавливаются по одному или нескольким параметрам шероховатости. Для 6-12 классов основной является шкала , а для 1-5, 13 и 14 классов - шкала .
Факторы, влияющие на качество поверхности
На шероховатость поверхности влияют механические свойства, химический состав структура материалов заготовок, жесткость технологической системы.
Волнистость может возникать в результате копирования неровностей заготовки, а также от действия остаточных напряжений в нежестких заготовках.
Физико-механические свойства поверхностного слоя деталей машин изменяются под влиянием комплексного действия силовых и тепловых факторов в процессе обработки.
Контрольные вопросы
1. Что понимается под качеством поверхности детали?
2. Перечислите все параметры шероховатости.
3. Назовите факторы, влияющие на качество поверхности.
Лекция 8. Припуски на механическую обработку
Понятие о припуске. Способы расчета: опытно- статистический и расчетно-аналитический. Коэффициент использования материала. Технико-экономическое значение припусков: расход материалов, стоимость обработки деталей.
Припуском называется слой материала, удаляемый в процессе изготовления из заготовки готовой детали.
При обработке заготовок деталей машин на металлорежущих станках до 60% их веса отходит в стружку. Только на отдельных машиностроительных заводах, например автомобильных, тракторных и др., отход металла в стружку составляет 20-30%.
Поэтому широкое внедрение в производство научно обоснованных припусков на обработку заготовок деталей машин представляет задачу народнохозяйственного значения. Материал, снимаемый при обработке, оказывается для завода-изготовителя практически потерянным, так как стоимость стружки значительно меньше стоимости нового материала. Удаление лишних слоев металла требует дополнительного времени обработки заготовки на станках, увеличения расхода режущего инструмента, электроэнергии и т. д. Для уменьшения припусков на обработку применяют наиболее прогрессивную технологию производства: например, вместо штампованных заготовок коленчатых валов двигателей автомобиля применяют отливки из специального чугуна, почти полностью исключающие их токарную обработку. Это приводит к значительному снижению стоимости готовой детали. Малые припуски также нежелательны, так как при этом увеличивается вероятность получения брака при механической обработке из-за невозможности полного удаления дефектных поверхностных слоев.
Правильными припусками будут такие, которые обеспечивают устойчивую работу цеха при выпуске продукции высокого качества с наименьшей себестоимостью. В машиностроении в настоящее время еще широко применяется опытно-статистический метод определения припусков на обработку. При этом методе припуск устанавливается суммарно на весь технологический процесс механической обработки поверхности детали на основании опытных данных о фактических припусках, при которых производилась обработка заготовок аналогичных деталей машин.
Опытно-статистические припуски обычно завышены, так как они не учитывают особенностей выполнения технологических процессов и соответствуют условиям, при которых припуск должен быть наибольшим. Нормативными таблицами припусков можно пользоваться при назначении припусков в серийном и единичном производстве. В массовом и крупносерийном производстве можно пользоваться нормативными таблицами припусков только при проектировании цехов и заводов; в остальных случаях их надо определять аналитическим путем. При разработке технологического процесса механической обработки детали необходимо определять промежуточные и общие припуски на обработку.
Промежуточным припуском называется слой материала, удаляемый при выполнении данного технологического перехода механической обработки. Этот припуск равен разности размеров заготовки, полученных после предшествующего и выполняемого переходов. Припуск измеряется по нормали к обработанной поверхности и, как правило, считается на одну сторону. Только для цилиндрических, конических и близких к ним по форме поверхностей деталей, а также при одновременной обработке противолежащих поверхностей заготовки с одинаковыми припусками на каждую поверхность припуск считают на обе стороны, т. е. на диаметр и толщину.
На протяжении технологического процесса обработки детали одна и та же ее поверхность обычно обрабатывается несколько раз, в этом случае общий припуск удаляется в течение ряда переходов и операций.
Общим припуском называется слой материала, который удаляется с рассматриваемого участка заготовки для получения его в окончательно обработанном виде. Общий припуск определяется как разность между размером рассматриваемого участка заготовки и размером того же участка готовой детали.
Припуски не могут быть заданы совершенно точно, а поэтому на них необходимо назначать допуски. При этом допуск на общий припуск является также и допуском на соответствующий размер заготовки. Допуск на промежуточный припуск определяет допустимые колебания как самого припуска, так и операционного размера обрабатываемой заготовки.
Выбор допуска на операционный размер не менее важен, чем выбор припуска. Малые допуски на операционные размеры удорожают обработку и увеличивают вероятность получения брака деталей вследствие оставления на их поверхности дефектного слоя. Большие допуски на операционные размеры затрудняют настройку станка на размер и работу на нем. При этом значительно меняется глубина резания на каждой заготовке обрабатываемой партии, и, как следствие, размеры этих заготовок изменяются после данного перехода в больших пределах.
Аналитический метод определения припусков
Определение припусков на обработку заготовок производится по методу, разработанному В. М. Кованом. Согласно этому методу, при каждом выполняемом переходе должны быть ликвидированы погрешности предшествующего перехода или заготовки, а также погрешности установки обрабатываемой заготовки на выполняемом переходе. Указанные погрешности должны компенсировать промежуточный припуск на выполняемый переход обработки заготовки.
К погрешностям, получаемым в результате выполнения смежного предшествующего перехода, относятся:
а) отклонения размеров; б) погрешности формы; в) высота неровностей поверхности;
г) глубина дефектного поверхностного слоя; д) погрешности расположения обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей.
Отклонение размеров и погрешности формы должны находиться, как известно, в пределах поля допуска.
Минимальный промежуточный припуск зависит от высоты неровностей поверхности, глубины дефектного поверхностного слоя и погрешностей расположения обрабатываемой поверхности относительно базовых поверхностей.
Дефектный поверхностный слой толщиной заготовки отличается от основной ее массы по механическим свойствам, наличию остаточных напряжений и структуре.
При обработке абразивным инструментом снятия данного слоя не требуется. Многие детали машин, например, распределительные валы двигателей автомобиля, отливают с отбеленным поверхностным слоем для повышения его износостойкости. Поэтому в процессе обработки распределительного вала этот слой желательно сохранить. Стальные поковки и штампованные заготовки имеют обезуглероженный поверхностный слой. Этот слой снижает пре дел выносливости металла, поэтому его следует удалить при механической обработке.
В результате обработки резанием в поверхностном слое возникает наклеп металла. При последующей обработке целесообразно удалять не весь наклепанный слой металла, а лишь верхнюю часть, т. е. зону, в которой нарушена структура. При этом, если деталь в дальнейшем не обрабатывается термически, то повысится износостойкость детали; если деталь обрабатывается термически, то слой с ненарушенной структурой возвратится в первоначальное состояние.
После поверхностной закалки поверхностный слой также желательно сохранить, так как его механические свойства снижаются с увеличением снимаемого припуска.
Глубину дефектного слоя можно брать по таблицам справочников с учетом рассмотренных выше положений.
Определение минимальных промежуточных припусков производится для установления размеров заготовки по всем технологическим переходам от готовой детали до черной заготовки.
Величина промежуточного припуска
для плоских поверхностей заготовки
(1)
для поверхностей типа тел вращения (наружных и внутренних)
(2)
где RZ - высота микронеровностей поверхности, оставшихся при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм; T - глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм; ро - суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм; еу- - величина погрешностей установки заготовки при выполняемом технологическом переходе, мкм.
Элементы припусков (RZ и Т) назначаются из таблицы в зависимости от метода обработки поверхностей заготовки.
Величины составляющих припуска в расчетных формулах приводятся в технологических справочниках. На основе расчета промежуточных припусков определяются предельные размеры заготовки по всем технологическим переходам, начиная от готовой детали до исходной заготовки.
При обработке партии заготовок способом автоматического получения размеров при наименьшем предельном размере заготовки получается наименьший предельный размер после обработки и, наоборот, при наибольшем предельном размере заготовки получается наибольший размер после обработки. Это происходит вследствие меньших величин отжатий заготовки, имеющей меньший размер по сравнению с величиной отжатия заготовки, имеющей больший размер, так как в первом случае снимается меньший припуск и, следовательно, действует меньшая сила резания, чем во втором случае.
Исходя из рисунка 1, минимальный промежуточный припуск
Наибольший припуск
Размещено на http://www.allbest.ru/
Принимая допуск на размер заготовки, полученный на предшествующем переходе, равным ба, а допуск на размер, получаемый на выполняемом переходе, равным бв, можем написать
или
Расположение промежуточных припусков, предельные размеры заготовок и расположение полей допусков в разных стадиях обработки удобно изображать графически, в виде схемы, указанной на рисунке 2.
В данном примере наружная цилиндрическая поверхность обрабатывается по следующему технологическому маршруту: черновое, чистовое и тонкое точение.
Все операции обработки заготовки производятся в один проход. При построении схемы, как и при расчете припусков, исходными являются размеры готовой детали d3mln и d3mayi.
От минимального предельного размера готовой детали откладываем минимальный припуск на операцию тонкого точения z3 mln и получаем наименьший предельный размер заготовки после чистового точения d2mm- Аналогично находим наименьшие предельные размеры заготовок после чернового точения. Наименьший предельный размер заготовки d0mln получается прибавлением к размеру di mln минимального припуска на черновое точение zlmln. Наибольшие предельные размеры заготовок после каждой операции получаются прибавлением к наименьшим предельным размерам заготовок допусков . Минимальный общий припуск на обработку z0mln равен арифметической сумме промежуточных минимальных припусков:
Максимальный общий припуск на обработку z0max равен арифметической сумме промежуточных максимальных припусков:
При многопроходной обработке, выполняемой по методу последовательного приближения к заданному размеру (например, шлифование, хонингование, суперфиниширование, притирка и др.), из-за малых сил, действующих на последующих проходах обработки, упругие отжатия элементов технологической системы практически отсутствуют. Для этих процессов обработки минимальный припуск надо прибавлять к наибольшему размеру готовой детали d2niax .
Размещено на http://www.allbest.ru/
При обработке частично или полностью собранных узлов машины (растачивание отверстия большой головки шатуна, корпусов редукторов и др.) расчет припусков производится по вышеуказанным формулам, но погрешность расположения надо принимать с учетом смещения собранных деталей относительно друг друга.
Кроме того, погрешности, связанные со сборкой этих узлов, должны также учитываться. Например, припуск под окончательное растачивание запрессованной втулки надо определить с учетом уменьшения диаметра внутреннего отверстия этой втулки при ее посадке с натягом в корпус.
Если проектируется заготовка со штамповочными или литейными уклонами, то и припуски должны быть увеличены.
Контрольные вопросы
1. Как рассчитать припуски для плоских поверхностей заготовки?
2. Как рассчитать припуски для поверхностей типа тел вращения (наружных и внутренних)?
3. Что называется общим и промежуточным припуском?
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Типы производства, формы организации и виды технологических процессов. Точность механической обработки. Основы базирования и базы заготовки. Качество поверхности деталей машин и заготовок. Этапы проектирования технологических процессов обработки.
курс лекций [1,3 M], добавлен 29.11.2010Понятие и виды изделий. Условное изображение опорных точек. Базы в машиностроении и погрешность базирования заготовок. Понятия о служебном назначении изделия, исполнительные и вспомогательные поверхности. Необходимость обработки свободных поверхностей.
презентация [1,8 M], добавлен 26.10.2013Понятия о базах. Основные принципы базирования изделий в приспособлениях. Правило шести точек. Понятие частичной и полной схемы базирования. Выбор баз и их влияние на точность установки и обработки изделий. Методы расчёта погрешностей базирования.
курсовая работа [541,2 K], добавлен 11.03.2016Анализ исходных данных на основании типа производства и данных чертежа детали. Назначение и конструкция детали, выбор заготовки и метода ее получения. Основные виды заготовок. Методы обработки, припуски на механическую обработку, операционные размеры.
методичка [149,5 K], добавлен 19.11.2010Автоматизация расчета припусков на обработку заготовок деталей машин. Величина припусков на обработку для интервалов размеров деталей цилиндрической формы. Методы получения заготовок. Факторы, влияющие на распределение припусков по этапам обработки.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 14.11.2011Значение припусков на механическую обработку, напусков и операционных размеров заготовок. Методика выбора способа их получения. Основные формы и размеры, а также точность и качество поверхностного слоя. Технологические свойства материала заготовки.
презентация [655,9 K], добавлен 26.12.2011Назначение и свойства буровзрывных работ. Классификация и особенности способов погружения свай. Общие вопросы сталеплавильного производства, кричный, пудлинговый и тигельный процессы. Припуски на механическую обработку, технология получения заготовок.
контрольная работа [84,0 K], добавлен 10.04.2009Основные виды сборных железобетонных изделий. Технологические схемы производства: агрегатно-поточная, конвейерная, стендовая, кассетная, полуконвейерная. Проектирование склада сырьевых материалов и формовочного производства. Контроль качества изделий.
курсовая работа [109,1 K], добавлен 06.04.2015Эффективность применения станков с ЧПУ, повышение точности и однородности размеров и формы обрабатываемых заготовок. Выбор технологических баз и разработка систем операций. Припуски и методы их определения, оценка погрешности и себестоимости детали.
курсовая работа [136,3 K], добавлен 27.07.2010Анализ основных технологических процессов обработки типовых деталей автомобиля. Проектирование операций механической обработки деталей. Установление рациональной последовательности переходов. Определение по таблицам припусков на механическую обработку.
методичка [1,5 M], добавлен 06.03.2010
