- •А.И. Болдырев в.П. Смоленцев
- •Введение
- •1. Техническая и технологическая подготовка производства
- •1.1. Общие положения
- •1.1.1. Технологическая подготовка производства
- •1.1.2. Технологичность конструкций изделий
- •1.1.3. Типы и формы организации производства
- •1.2. Структура тп и его основные характеристики
- •1.3. Основные принципы технологического проектирования
- •1.4. Технологические процессы сборки
- •Вопросы для самопроверки
- •2. Точность обработки
- •2.1. Точность и ее определяющие факторы
- •2.2. Расчетный метод определения точности
- •2.2.1. Погрешность установки заготовки. Базирование заготовок
- •2.2.2. Погрешность от упругих деформаций технологической системы
- •2.2.3. Погрешность настройки станка
- •2.2.4. Погрешность от износа режущего инструмента
- •2.2.5. Погрешность из-за геометрической неточности станка и изготовления режущего инструмента
- •2.2.6. Погрешность из-за температурных деформаций системы
- •2.2.7. Погрешность из-за остаточных напряжений в заготовке
- •2.2.8. Определение суммарной погрешности механической обработки
- •2.3. Анализ точности методами математической статистики
- •2.3.1.Кривые распределения и оценка точности на их основе
- •2.3.2. Точечные диаграммы
- •2.4. Управление точностью обработки
- •Вопросы для самопроверки
- •3. Качество поверхностного слоя деталей
- •3.1. Шероховатость поверхности
- •3.1.1. Нормирование шероховатости поверхности
- •3.1.2. Влияние технологических факторов на величину шероховатости
- •3.1.3. Влияние шероховатости на эксплуатационные свойства деталей машин
- •3.2. Волнистость поверхности
- •3.3. Физико-механические свойства поверхностного слоя
- •3.4. Технологическая наследственность
- •3.5. Обеспечение качества обрабатываемых поверхностей технологическими методами
- •Вопросы для самопроверки
- •4. Припуски на обработку
- •4.1. Понятие о припусках на обработку заготовок
- •4.2. Методы определения припусков на обработку
- •4.3. Методика расчета промежуточных припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам
- •Вопросы для самопроверки
- •5. Основы проектирования тп
- •5.1. Общие положения проектирования тп
- •5.2. Исходные данные для проектирования тп
- •5.3. Последовательность проектирования тп изготовления деталей
- •5.4. Выбор исходной заготовки
- •5.5. Выбор вида тп
- •5.6. Классификация деталей
- •5.7. Выбор технологических баз и схем базирования заготовок
- •5.8. Выбор методов обработки поверхностей заготовок
- •5.9. Проектирование технологического маршрута обработки
- •5.9.1. Общие положения
- •5.9.2. Проектирование единичных тп
- •5.9.3. Проектирование типовых тп
- •5.9.4. Проектирование групповых тп
- •5.9.5. Понятие о модульной технологии
- •5.10. Проектирование технологической операции
- •5.11. Выбор средств технологического оснащения
- •5.11.1. Выбор технологического оборудования
- •5.11.2. Выбор технологической оснастки
- •5.12. Выбор и расчет режимов обработки
- •5.13. Оформление технологической документации
- •Вопросы для самопроверки
- •6. Связи в производственном процессе
- •6.1. Информационное обеспечение производственного процесса
- •6.2. Временные связи в тп
- •6.2.1. Компоненты временных связей
- •6.2.2. Структура технически обоснованной нормы времени
- •6.3. Экономические связи в производственном процессе
- •Вопросы для самопроверки
- •Приложение
- •5. Долбление плоскостей (а) и шпоночных пазов (б)
- •Гоувпо «Воронежский государственный технический университет»
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
3.3. Физико-механические свойства поверхностного слоя
Физико-механические свойства характеризуются:
- твердостью;
- структурой;
- величиной, знаком и глубиной распространения остаточных напряжений;
- глубиной деформации слоя;
- наличием или отсутствием внешних дефектов (микротрещин, ликваций и т.п.).
Физико-механические свойства поверхностного слоя отличаются от исходного материала. Это связано с воздействием силовых и тепловых факторов при изготовлении и обработке заготовок.
После механической обработки стальной заготовки в поверхностном слое выделяют три зоны (рис. 3.5):
I– зона резко выраженной деформации; характеризуется большими искажениями кристаллической решетки металла, раздроблением зерен, высокой твердостью;
II– зона деформации; в этой зоне наблюдается вытягивание зерен, наволакивание одних зерен на другие, понижение твердости;
Рис. 3.5. Поверхностный слой стальной детали:
а – структура; б – напряжения при абразивной обработке;
в – напряжения при лезвийной обработке.
III– переходная зона; в этой зоне состояние слоя постепенно приближается к состоянию исходного материала.
Глубина поверхностного слоя зависит от метода и режимов обработки и составляет от 5 мкм при тонкой обработке до сотен мкм – при черновой.
При обработке лезвийным инструментом имеет место взаимодействие в основном силовых факторов. Вследствие этого поверхностный слой имеет, как правило, сжимающие (отрицательные) напряжения (рис. 3.5,в). Однако при высоких скоростях резания остаточные напряжения могут быть растягивающими.
При шлифовании большее влияние оказывают тепловые факторы, меньшее – силовые. Характерные для шлифования высокие температуры в поверхностном слое вызывают структурную неоднородность и, вследствие этого, поверхностные прижоги, микротрещины, цвета побежалости. В поверхностном слое при шлифовании возникают остаточные напряжения растяжения (положительные) (рис. 3.5,б).
Остаточные напряжения распространяются на глубину 0,05…0,15 мм.
Уменьшение остаточных напряжений в поверхностном слое достигается снижением интенсивности теплообразования:
- уменьшением скорости резания;
- уменьшением глубины резания;
- применением более «мягких» кругов и выхаживания при шлифовании;
- применением обильного охлаждения.
В поверхностном слое обрабатываемой детали также образуется наклеп. Он возникает в результате больших перепадов температур и больших деформаций, приводящих поверхностные слои к упрочнению. Интенсивность и глубина распространения наклепа возрастают с увеличением сил и продолжительности их воздействия и с повышением степени пластической деформации металла поверхностного слоя. Однако чрезмерный наклеп приводит к разрушению («шелушению») поверхностного слоя.
Наклеп поверхностного слоя оценивают по глубине и степени наклепаградиентом наклепа:
, (3.10)
, (3.11)
где - максимальная микротвердость поверхностного слоя металла;
- исходная микротвердость металла.
Одновременно с упрочнением из-за нагрева зоны резания в металле поверхностного слоя протекает разупрочнение, возвращающее металл в его первоначальное ненаклепанное состояние. Конечное состояние поверхностного слоя металла определяется соотношением скоростей протекания процессов упрочнения и разупрочнения, зависящим от преобладания действий в зоне резания силового или теплового фактора.
Состояние поверхностного слоя существенно влияет на работоспособность поверхности. Наклеп поверхности в несколько раз уменьшает ее износ, способствует созданию сжимающих напряжений, повышающих предел выносливости, прочность деталей. Растягивающие напряжения увеличивают износ, снижают прочность и приводят к появлению микротрещин на рабочих поверхностях. От остаточных напряжений зависит первоначальная и последующая эксплуатационная точность деталей и машин.