3. Технологические требования к конструкции деталей машин

Общие технологические требования к конструкции деталей машин можно сформулировать следующим образом: конфигурация детали должна представлять собой сочетание простых геометрических форм, обеспечивающих удобную, надежную базу для установки заготовки в процессе ее обработки и дающих возможность применения высокопроизводительных технологических методов изготовления детали. Заданная точность и шероховатость поверхностей детали должны быть строго обоснованы ее служебным назначением. Необоснованно завышенные требования к точности и шероховатости приводят к необходимости вводить дополнительные технологические операции, удлиняют цикл обработки, увеличивают трудоемкость изготовления и повышают себестоимость детали. Технологические требования к конструкции деталей машин определяются как технологией производства заготовок, так и технологией их последующей обработки.

Заготовки, полученные литьем, должны иметь близкую к очертаниям готовых деталей конфигурацию, минимальные припуски на обработку и малую шероховатость поверхности. Конструкция заготовки должна иметь простое внешнее очертание (без резких углов, поворотов, высоких ребер и выступов), а также минимальное число внутренних полостей; обеспечивать направленное затвердевание металла и достаточную сопротивляемость ударным и термическим напряжениям; предусматривать технологические уклоны, обеспечивающие легкое извлечение модели из формы или стержня из них; иметь стенки оптимальной толщины, удовлетворяющей условиям заливки металла в соответствии с выбранным способом литья; обеспечивать технологичность моделей, а также возможность изготовления и применения простой и дешевой технологической оснастки.

Выше указанные и другие технологические требования к конструкции литых заготовок регламентированы соответствующими стандартами в зависимости от метода литья.

Применение специального профильного и периодического проката в крупносерийном и массовом производстве для изготовления заготовок в значительной степени сокращает, а часто и исключает их последующую обработку резанием.

При ковке желательно, чтобы заготовки имели простую симметричную форму. Следует избегать пересечения цилиндрических элементов между собой и цилиндрических элементов с призматическими, а также бобышек и выступов на основных поверхностях поковки. Детали, конфигурация которых не поддается упрощению, целесообразно заменять сварными конструкциями, состоящими из простых элементов.

При конструировании штампованных заготовок, получаемых на молотах и прессах, руководствуются следующими указаниями.

Геометрическая форма заготовки должна обеспечивать возможность ее свободного извлечения из штампа. Выемки и углубления в заготовках можно выполнять только в направлении движения штампов. Боковые поверхности заготовки должны иметь штамповочные уклоны.

Переходы от одной поверхности к другой должны осуществляться с закруглениями. Острые углы, по условиям горячей штамповки, недопустимы. Радиусы закруглений внутренних углов должны быть больше радиусов закруглений наружных углов во избежание брака при штамповке и для повышения стойкости штампа.

Следует избегать форм заготовок, вызывающих боковое смещение штампов. Конструкция заготовки должна, как правило, допускать разъем штампов по горизонтальной плоскости. В плоскости разъема должны располагаться наибольшие габаритные размеры заготовки. Выступы и ребра не должны быть расположены близко друг к другу, так как это затрудняет течение металла и заполнение полостей штампа.

При конструировании заготовок, штампуемых на горизонтально-ковочных машинах, рекомендуется руководствоваться следующими соображениями. На этих машинах чаще всего штампуют заготовки с односторонним утолщением или фланцем, с глухими или сквозными отверстиями. Толщина стенок заготовок с отверстиями должна быть не менее 0,15 наружного диаметра заготовки. Объем фланцев на конце или посередине заготовки из условий высадки не должен превышать значения 10 d²/4, где d - диаметр исходного прутка для получения заготовки. Штамповочные уклоны для этого вида поковок могут быть небольшими (0,5...3°). Переходы от одной поверхности к другой следует делать с закруглениями радиусом 1,5...2 мм.

Для холодной высадки применяют калиброванный пруток. Высаживаемые элементы должны иметь по возможности простую форму при минимальных объеме и диаметре. Переходы от одной поверхности к другой должны осуществляться с закруглениями радиусом не менее 0,5 мм.

Технологические требования к конструкции заготовок, получаемых обработкой давлением, регламентированы соответствующими стандартами в зависимости от метода получения заготовок.

Общие требования к механической обработке заготовок можно сформулировать следующим образом [8].

1. Сокращать объем механической обработки, уменьшая протяженность обрабатываемых поверхностей, обрабатывать только поверхности сопряжения.

2. При выборе материала детали назначать материал, обладающий лучшей обрабатываемостью.

3. Повышать жесткость заготовки, предусматривать возможность удобного и надежного закрепления ее на станке.

4. Предусматривать возможность удобного подвода режущего инструмента к обрабатываемой поверхности.

5. Соблюдать принцип постоянства баз. Простановкой размеров предусматривать совмещение технологических и измерительных баз. Простановка размеров должна быть увязана с последовательностью выполнения и содержанием операций обработки.

6. Не рекомендуется проставлять размеры от линий построения, осей,острых кромок и поверхностей, от которых измерение детали затруднено. Недопустима простановка размеров, проверка которых связанас выполнением подсчетов и косвенных методов контроля.

Ступенчатые наружные поверхности вращения должны иметь минимальные перепады диаметров. При больших перепадах применяют высадку головок, фланцев или используют составные конструкции для уменьшения объема обработки резанием и расхода металла. Не рекомендуется делать кольцевые канавки на торцах, так как они трудоемки в обработке. Рекомендуется заменять переходные поверхности фасками. Сферические выпуклые поверхности делают со срезом перпендикулярно оси. В местах сопряжения точных поверхностей предусматривают канавки для выхода инструмента.

На деталях более технологичны сквозные отверстия, так как обрабатывать их легче, чем глухие. Конфигурация глухих отверстий должна быть увязана с конструкцией применяемого инструмента (зенкера, развертки), имеющего коническую заборную часть. Расстояния между отверстиями назначают с учетом возможности применения многошпиндельных сверлильных головок. Во избежание поломки сверл при сверлении, поверхности на входе и выходе инструмента должны быть перпендикулярны оси отверстий. Надо избегать отверстий с непараллельными осями, а также глухих отверстий, пересекающихся с внутренними полостями.

В нарезаемом отверстии необходимо делать заходную фаску.

При нарезании резьбы метчиком в глухом отверстии без канавки, а также при нарезании резьбы на концах валика должен предусматриваться сбег резьбы. Следует избегать применения резьб малого диаметра (до 6мм) в крупныхдеталях из-за частой поломки метчиков.

Ширину плоских поверхностей необходимо увязывать с нормальным рядом диаметров торцевых или длин цилиндрических фрез. В случае, когда не предусмотрен выход для режущего инструмента, переходная часть обрабатываемых поверхностей должна соответствовать размерам и виду режущего инструмента. Бобышки и платики на деталях следует располагать на одном уровне. Обрабатываемые поверхности желательно располагать выше примыкающих элементов (ребер, выступов), что облегчает обработку на проход.

Пазы по возможности должны допускать обработку на проход; переходная часть паза должна соответствовать радиусу дисковой фрезы. Глубину и ширину пазов выбирают в соответствии с размерами нормальных пазовых фрез. Предпочтительны пазы, обрабатываемые дисковыми, а не концевыми фрезами.

Для деталей, обрабатываемых на станках с программным управлением, агрегатных станках и автоматических линиях, существуют дополнительные рекомендации, учитывающие особенности этих станков.

Детали, подвергаемые термической обработке, должны иметь простые геометрические формы и симметричную конфигурацию без острых граней, тонких перемычек и резких переходов в сечениях. Шероховатость поверхностей деталей, подвергаемых закалке R_а ≤ 10 мкм. Резьбы на деталях, подвергаемых химико-термической обработке, рекомендуется не калить, так как они будут с повышенной твердостью и хрупкими. Детали, склонные к короблению, рекомендуется изготовлять из легированных сталей, закаливающихся в масле или на воздухе.