_Sysoev_TMS_-lekcii

– наличие и характер ТМО. Большая часть методов ТМО (цементация, закалка, отпуск, азотирование) связана с потерей точности формы и размеров поверхностей, достигнутой на предшествующих ступенях механической обработки. Поэтому наличие ТМО увеличивает число операций механической обработки. Жесткие допуски на параллельность и перпендикулярность поверхностей даже при свободных допусках требуют введения в технологический процесс операции чистового точения и шлифования; для установочных баз число ступеней увеличивается на 1…2 по сравнению с тем, что требуется для получения заданной КД точности размеров и формы поверхности. Обычно базирующие поверхности с самого начала обрабатываются весьма точно, а после каждого этапа (чернового, чистового) и после ТМО производится обновление или уточнение баз;

– требуемое качество поверхности. Способ окончательной обработки, применяемой для получения размера в пределах допуска, иногда не обеспечивает заданного качества поверхности (шероховатости, физикохимических свойств поверхностного слоя), тогда вводят дополнительные операции – отделочную и упрочняющую.

Например, основными поверхностями корпуса являются 40k6,

40–0,01 и 32g6, поэтому план обработки выбран только для этих поверхностей (табл. 6.17).

6.4Разделение технологического процесса на этапы

Всостав технологического процесса механической обработки детали входят все ступени обработки (операции, переходы), которые намечены маршрутом обработки отдельных поверхностей. При наличии большого опыта технолог содержит весь массив переходов в памяти. Как правило, этот массив необходимо фиксировать в таблицу (табл. 6.18), где число столбиков соответствует числу поверхностей. Тогда каждый столбец будет содержать перечень ступеней обработки (план обработки) соответствующей поверхности. Информативность таблиц возрастает, если по горизонтали располагать все виды операций (заготовительную, обдирочную, термическую, черновую, получистовую, чистовую и т. д.).

279

Деление технологического процесса на этапы, выделение обработки поверхностей в отдельные черновые, чистовые и другие операции позволят с минимальными затратами обеспечить заданную цель, так как:

при обработке каждой поверхности нельзя избежать некоторого искажения ранее обработанных поверхностей вследствие остаточных напряжений в детали и повреждений этих поверхностей при закреплении;

при нагреве детали (при удалении больших припусков) появляются погрешности формы и размеров;

при наличии ТМО отделение черновых от чистовых операций обязательно, потому что в процессе ТМО изменяются точность формы и размеры детали. После ТМО обязательна ее механическая обработка;

для черновых операций используются мощные станки с высокой жесткостью элементов, а для чистовых – менее мощные, но быстроходные и более точные станки.

Таблица 6.18

Массив данных по обработке поверхностей детали

6.5 Формирование плана операций (технология маршрутного описания)

Технологический процесс в зависимости от конструктивных характеристик изделия, объема выпуска и конкретных производственных условий может быть расчленен на различное число операций исходя из следующих принципов:

а) принцип концентрации, который характеризуется тенденцией сосредоточения водной операции обработки возможно большего числа поверхностей. При этом упрощается организация производства, так как его планирование ведут по операциям, а их число должно стремиться к минимуму; сокращается номенклатура приспособлений, необходимых для установки и закрепления деталей; уменьшается число установок детали, что весьма важно при обработке тяжелых и крупногабаритных деталей, а также облегчается достижение высокой точности взаимного расположения поверхностей; появляется

280

возможность использовать станки высокой производительности (многорезцовые, агрегатные, многошпиндельные и т. п.).

Пути осуществления принципа концентрации:

–организационная – концентрация операций, при которой содержание нескольких операций в одну производится так, что сам метод достижения заданной точности при этом не претерпевает никаких изменений. Осуществляется на универсальном оборудовании рабочими высокой квалификации;

–технологическая, при которой простые переходы объединяются в сложные. Применяется при использовании многорезцовых, многошпиндельных, агрегатных и т. п. станков;

–механическая – предусматривает замену установов позициями или механизированную смену инструмента. Переходы при этом органически не объединяются. Реализуется с использованием позиционных и т. п. приспособлений и устройств станков;

б) принцип дифференциации – разукрупнение обработки и упрощение каждой операции за счет увеличения их числа. При этом обеспечивается простота обслуживания (упрощаются приспособления, инструменты, наладка станков, сокращается время на подготовку производства); возникает возможность придания гибкости производству, так как технологический процесс легко перестраивать, и это важно в условиях частой смены объектов производства; назначаются оптимальные режимы резания в каждом переходе. Основным фактором, влияющим на допустимую степень дифференциации, является объем выпуска (тип производства).

В единичном и мелкосерийном производствах составляют планы обработки деталей по принципу организационной и отчасти механической концентрации с использованием универсального оборудования и рабочих высокой квалификации. Характерно для опытного производства, ремонтных цехов, цехов подготовки производства.

В средне- и крупносерийном производствах используют дифференциацию операций и совершенствование самих концентрированных операций.

В массовом производстве используют технологическую концентрацию операций на автоматических поточных линиях, обрабатывающих центрах с ПУ и интегрированных производственных системах.

6.6 Выбор оборудования

На выбор оборудования оказывают влияние такие факторы, как конфигурация и габаритные размеры детали, требуемая по характеру операций точность обработки, объем выпуска изделий, размер партии деталей, вид заготовки. Более подробно этот вопрос рассмотрен в разделе 3.

Выбор типа оборудования обуславливает прежде всего тип производства. При этом область применения высокопроизводительных станков уменьшаются с увеличением габаритных размеров обрабатываемых заготовок. Следует также учитывать возможность обеспечения оборудованием ТТ

281

обрабатываемой детали (сборки) на операции (точность размеров и формы, взаимное расположение поверхностей, шероховатость и пр.) (рис. 6.6)

Â

Рис. 6.6. Параметры, которые следует учитывать при выборе оборудования

6.7 Проектирование операций технологического процесса механической обработки заготовок

Выбор технологических баз – один из самых ответственных этапов проектирования процесса, так как он предопределяет систему простановки размеров, схему и конструкцию приспособлений, возможности выполнения обработки по настройке. Этот раздел представлен для изучения в разделе 2 настоящего пособия.

Разработка технических требований на операцию. Из-за неудобства размещения требований на бланках операционных карт для особо ответственных операций разрабатывают технические требования и выносят их, как текстовый документ, на карты эскизов.

Прежде всего, на базе размерного анализа выполняют расчет припусков и допусков на размеры заготовки, выполняемых в операции.

Затем разрабатывают технические требования к операции (можно использовать принятые условные обозначения в картах наладок), где указывают:

а) допустимую погрешность формы (плоскостность, цилиндричность и т. п.), но не всегда, а только когда она должна быть меньше допуска на соответствующий размер поверхности или координирующий размер. Во всех случаях следует оговаривать неконтролируемые погрешности формы – изогнутость оси цилиндрических заготовок и т. п.;

282

б) допуск параллельности плоскостей и осей (указывают, когда она должна быть меньше допуска на соответствующий координирующий размер);

в) допуск концентричности цилиндрических поверхностей; г) допуск перпендикулярности плоскостей и осей (указывают, в основ-

ном, в операциях окончательной обработки и не указывают на черновых и промежуточных операциях);

д) допуск симметричности (например, пазов относительно оси вала и т. п.) и соосности относительно базы. Фактически допуск симметричности показывают только при высоких к ней требованиях.

Рассмотрим особенности расчета допусков на неточности формы и расположения поверхностей.

Регламентация неточностей формы и расположения поверхностей может выполняться как в текстовой форме ТТ, так и условными обозначениями по ГОСТ 2.308−68:

для черновых и промежуточных операций:

а) допуски на концентричность поверхностей устанавливают из условия соответствия их среднеэкономической точности установки с учетом использования типа установочно-зажимных приспособлений;

б) допуски на соосность обработанной поверхности устанавливают относительно поверхности, принятой за установочную базу:

при установке в кулачковые, цанговые, плунжерные патроны и на оправки центр внутреннего отверстия смещается на величину:

пуск на диаметр базового отверстия; a и b – коэффициенты (табл. 6.19).

Таблица 6.19

Значения коэффициентов а и b в формуле (6.2)

283

Для операций окончательной обработки значения указанных допусков в формулах (6.3)...(6.5) должны определяться из условия обеспечения соответствующих параметров в пределах, указанных в ТТ чертежа (рис. 6.7). В операции 12 ИБ = УБ = КБ, т. е. соблюдено условие совмещения измерительной, установочной и конструкторской баз, поэтому δБ12 = 0,03, т. е. допуск равен чертежному. Точность параметра δБ13 обеспечивается косвенно, так как

Следовательно, из-за несовмещения исходной и установочной баз с конструкторской базой допуск на биение должен быть менее допуска, заданного чертежом.

Во многих случаях расчет допусков на концентричность для окончательных операций выполняется в варианте проверки. Сначала по таблицам и уравнениям определяют допуски на концентричность последовательно на все операции (от заготовок до окончательных), а затем строят размерные цепи биений, принимая в качестве замыкающих звеньев чертежные допуски на концентричность и припуски на обработку цилиндрических поверхностей.

Для размерных цепей, где в качестве замыкающего звена принято δ Б ,

284

Рис.

6.7. Эскиз зубчатого колеса (а) и технологические схемы обеспечения относительного биения поверхностей (б)

Технические требования к эскизу зубчатого колеса (рис. 6.7):

– биение поверхности М относительно поверхности N не более 0,03

мм;

–биение начальной окружности зубьев относительно оси поверхности

Мне более 0,05 мм.

Технологические переходы при обработке поверхностей:

11 – окончательное шлифование отверстия N; 12 – шлифование вала М; 13 – окончательное шлифование зубьев колеса.

6.8 Определение припусков на механическую обработку заготовок

Припуск – это слой материала, назначенный для компенсации погрешностей, возникающих в процессе обработки заготовки с целью получения детали заданного КД качества. Припуски удаляются с поверхности заготовки в процессе обработки.

Методы определения припусков

Изменение размера обрабатываемой поверхности в пределах допуска вызывает колебание величины припуска от минимального до максимального. Поэтому рассчитывают минимальный, номинальный и максимальный припуски.

В практике применяют следующие методы расчета припусков:

1) расчетно-аналитический – позволяет устанавливать оптимальные значения припусков для каждого сочетания условий обработки. Он наиболее точен. Для заданных условий выполнения операций выявляют факторы, влияющие на величину операционного припуска расчетным путем или по справочным таблицам. Устанавливают элементы припуска, достаточные для компенсации влияния каждого из факторов. Суммируя эти элементы, определяют величину операционного припуска.

Для определения припусков существуют следующие расчетные случаи:

285

а) на обработку цилиндрических поверхностей у деталей, представляющих собой тела вращения (валы, втулки и т. п.);

б) на обработку цилиндрических поверхностей, координируемых линейными размерами (отверстия в корпусах и т. п.);

в) на обработку плоскостей и торцов.

2) нормативный метод позволяет нормировать припуски в масштабе отрасли и создать единую систему припусков и допусков на операционные размеры, минимизирует труд технолога. Используют общесоюзные стандарты, ОСТы на припуски, позволяющие сдать заказы заготовительным цехам и заводам на заготовки до разработки техпроцесса.

В технологии машиностроения существуют методы автоматического получения размеров (МАПР) и индивидуального получения размеров (МИПР).

Минимальный, номинальный и максимальный припуски на обработку при методе автоматического получения размеров рассчитывают следующим образом.

Минимальный припуск при последовательной обработке противолежащих поверхностей (односторонний припуск):

Здесь Rzi–1 – высота неровностей профиля на предшествующем переходе; hi–l – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе (обезуглероженный или отбеленный слой); – суммарные отклонения расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей, позиционное) и в некоторых случаях отклонения формы поверхности (отклонения от плоскостности, прямолинейности на предшествующем переходе); εi, – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Номинальный припуск на обработку поверхностей: наружных

где еii-1, еiDi–1 , еii, еiDi – нижние отклонения размеров соответственно на пред-

шествующем и выполняемом переходах; ESi–1 , ESDi–1 , ESi, ESDi – верхние отклонения размеров соответственно на предшествующем и выполняемом

переходах; еiDi–1 , еiDi, ESDi-1, ESDi – размеры, относящиеся к диаметральным.

286

Номинальные припуски необходимо знать для определения номинальных размеров формообразующих элементов технологической оснастки (штампов, пресс-форм, моделей, волок, приспособлений).

Максимальный припуск на обработку поверхностей: наружных

где Tdi–1 и TDi–1 – допуски размеров на предшествующем переходе; Tdi и TDi – допуски размеров на выполняемом переходе.

Максимальные припуски и припуски для технологических целей (уклоны, напуски, упрощающие конфигурацию заготовки, и т. п.) принимают в качестве глубины резания и используют для определения режимов резания (подачи, скорости резания) и выбора оборудования по мощности.

Минимальный припуск на обработку при методе индивидуального получения заданных размеров рассчитывается по формулам (6.7) и (6.8) с заменой в них при расчетах погрешности установки εi погрешностью выверки εв. Номинальные и максимальные припуски определяют по формулам (6.9)…

(6.17).

Расчет начинают с установления размера, припуска и допуска для операции окончательной обработанной поверхности, для которой размер и допуск равен чертежным, а заканчивают определением размеров заготовки.

Рассмотрим пример решения задачи по определению припуска и межоперационных допусков на размеры (данные для расчета припусков взяты из прил. 3 к пособию) (рис. 6.8).

Задача: рассчитать промежуточные припуски под обработку шейки d2 аналитическим методом и промежуточные размеры для каждого перехода. Шероховатость поверхностей Ra = 1,25 мкм.

рой класс точности, масса 2 кг; обработка выполняется в центрах на токарном станке; размеры детали:d1 = d3 =25

мм; d2 = 55h6 мм; L1 = 30 мм; L2 = 50 мм; L3 = 150 мм.

Последовательность выполнения расчетов по определению припусков и операционных размеров приведена на рис. 6.9. Все рассчитанные параметры заносят в табл. 6.20.

287

Расчет припусков на линейные размеры является более сложной и трудоемкой задачей, поскольку выполняется построением и решением технологических размерных цепей. Задачи, которые при этом решаются, относятся к задачам проектного типа и рассмотрены нами в работе [14].

Пример расчета операционных размеров из условия обеспечения термоупрочняемого слоя на цилиндрических поверхностях

Условие задачи: вал обрабатывают перед термической обработкой на размер Di–1 , затем выполняют термоупрочнение на глубину Aт. Далее производят окончательную обработку (шлифование) на размер Di.

Уравнение цепи имеет вид

A к = Aт – t.

Уравнение связи допусков замыкающего и составляющего звеньев может быть представлено в виде

δ= ∑δi ,

+nm

где m – число увеличивающих составляющих звеньев цепи; n – число уменьшающих звеньев.

Поэтому должно быть:

δ = δк + δт + δt,

где δк – допуск по чертежу; δт – допуск на технологическую глубину операции термоупрочнения по нормативам.

Далее устанавливают параметры предварительной и окончательной механической обработки, допуски на размер Di–1 , Di, технические требования на неконцентричность δБi в каждой операции и определяют

288