4. Технологические требования к поверхностям деталей машин

Важное значение для повышения технологичности детали в целом имеет соблюдение технологических требований к отдельным её поверхностям и элементам. Многие из таких требований, как отмечалось выше, установлены на основе анализа и обобщения опыта изготовления и эксплуатации деталей машин. Они нашли отражение в отраслевых и государственных стандартах, приводятся в справочно-информационной литературе и различных нормативных изданиях по машиностроению. Эти требования распространяются на: линейные размеры, углы и конусы, фаски, галтели, канавки и радиусы закругления; сбеги и выходы резьб; конструкцию и размеры шпоночных пазов, отверстий под конусы, крепёжные детали; центровые гнезда, места под гаечные и торцевые ключи, посадочные поверхности станин, корпусов и валов и многие другие элементы различных деталей. Ими необходимо пользоваться при конструировании, а также придерживаться следующих рекомендаций, повышавших технологичность:

• выполнять сферические выпуклые (вогнутые) поверхности со срезом, перпендикулярным оси (рис. 37,а), исключая обработку сферы вблизи оси, где скорость резания близка к нулю;

• предусматривать в конструкции деталей сквозные отверстия. При необходимости использования глухих отверстий увязывать их конструкцию с конфигурацией обрабатывающего инструмента (см. рис. 37,б,в);

• располагать отверстия под крепёжные детали не ближе определённого расстояния от стенки А=Р+0,5Д, где Д – диаметр головки болта, заклёпки, шайбы, гайки или другой детали (см. рис. 37,г);

• располагать отверстия на расстоянии друг от друга с учётом возможности использования многошпиндельных насадок к сверлильным станкам;

• во избежание поломки свёрл и их увода, входные и выходные поверхности отверстий выполнять перпендикулярными оси (см. рис. 37,д);

• плоские поверхности обрабатывать на проход, обеспечивая равномерный съём припуска по всей площади (см. рис. 37,е). Их ширину иногда увязывают с размерами имеющихся инструментов (фрезой, протяжкой и др.);

• пазы предпочтительно обрабатывать на проход дисковыми фрезами; при невозможности переходная часть паза должна соответствовать радиусу фрезы, радиусы закругления у гнёзд и выемок – радиусам пазовых фрез (см. рис. 37, ж);

• предусматривать литые поверхности (см. рис. 37,е), так как обработка канавок и выточек на сверлильных и агрегатных станках создаёт определённые трудности;

• при расположении нескольких отверстий на одной оси рекомендуется для одновременной обработки уменьшать последовательно размеры отверстий на величину, превышающую припуск на обработку предшествующего отверстия (см. рис. 37,з);

• использовать стандартные резьбы с диаметром Д  6 мм, что позволяет избегать частых поломок и быстрого износа метчиков (рис. 37,б).

Другие случаи улучшения технологичности конструкции и поверхностей деталей машин приводятся на рис. 37,и, к, л, м, н, о, п.

5. Основные показатели технологичности заготовок деталей машин

Технологические требования, предъявляемые к заготовкам деталей машин, тесно связаны со способами их производства, которые, в свою очередь, зависят от типа производства и технологических возможностей заготовительных цехов предприятия. Материал заготовки определяется материалом детали. В массовом или крупносерийном производстве, при наличии литейных и кузнечно-прессовых цехов или при хорошо отлаженной кооперации со специализированными заготовительными предприятиями, предпочтение отдают заготовкам, получаемым различными способами литья, ковки и штамповки. Широко используют специальный профильный и периодический прокат.

В единичном и мелкосерийном производстве преобладают заготовки из сортового проката: полосы, листа, круга и т.п.; а также сварные конструкции из этих же и других видов проката. Технологичность заготовки зависит от конструкции, объёма и содержания предъявляемых к ней производственно-технических требований.

К формам и конструкциям литых заготовок деталей машин (отливкам) обычно предъявляют следующие технологические требования:

• должна быть возможность беспрепятственного удаления литниковой системы, прибылей, напусков, удаления стержней и каркасов, в также извлечения моделей из формы и стержней из стержневых ящиков (рис. 38,а,б,в и д);

• литейные радиусы и уклоны, толщины наружных и внутренних стенок, рёбер жёсткости и прочих элементов должны находиться в пределах рекомендуемых для данного способа литья;

• переходы от одного сечения к другому должны быть плавными; недопустимы резкие изменение толщины стенок и острые углы, нарушающие принцип направленного затвердевания и кристаллизации металла в литейной форме (см. рис. 38,е);

• должны по возможности обеспечиваться равномерное охлаждение отливки, ее свободная усадка без торможения формой и стержнями;

• допускаться упрощение конфигурации форм, позволяющее снизить стоимость моделей, стержневых ящиков, кокилей, пресс-форм и прочей литейной оснастки;

• должны разделяться крупные и сложные стальные обливки на части, собираемые в последствии друг с другом сваркой;

• базовые поверхности заготовки желательно получать в одной опеке, чем исключается влияние смещения опок и стержней на точность отливки (см. рис. 38,ж,з); ответственные поверхности заготовок должны занимать в форме нижнее положение, что способствует повышению плотности металла, исключает раковины и другие литерные пороки.

Прочие специфические требования к технологичности отливок, получаемых литьём в кокиль, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям, под давлением и другими способами, подробно рассмотрены в курсе "Основы проектирования заготовок".

Технологичные конструкции горячекованных и штампованных заготовок деталей должны отвечать следующим основным требования:

иметь простые симметричные формы. Несимметричные форды способствуют боковым сдвигам штампов и появлению брака (см. рис. 38,л);

не иметь длинных узких выступов в плоскости разъёма штампов и перпендикулярным к ним плоскостях. Основные поверхности должны быть гладкими без бобышек и выступов (см. рис. 33,м);

не допускать большой разницы в сечениях заготовки, приводящей к различным скоростям остывания металла на отдельных её участках, и к неравномерному износу частей штампа, приводящему к браку по недоштамповке;

переход от одной поверхности заготовки к другой должен быть плавным и обеспечиваться соответствующими радиусами закругления;

форма заготовки должна позволять свободно извлекать её из штампа. С этой целью на поверхностях заготовки предусматривают штамповочные уклоны. Выемка должна производиться только в направлении движения штампов;

допускать разъём штампов по горизонтальной плоскости с наибольшими габаритными размерами заготовки; нежелательны разъёмы по ломаным, наклонным и криволинейным поверхностям;

обеспечивать полное заполнение полостей формы металлом и не допускать перерезание его волокон;

допускать получение всей заготовки в одной половине штампа, что существенно повышает её точность (см. рис. 38,к);

позволять производительно и экономично выполнять предварительную обработку; обрубку аблоя, зачистку окалины, правку, зацентровку, грунтовку поверхностей и др.

Заготовки сложных по конфигурации деталей часто заменяют сварными конструкциями (см. рис. 38,н), состоящими из простых штампованных элементов, сваренных между собой, а иногда и с заготовками из проката (круга, полосы, уголка и др.).

Для получения заготовок методами холодной листовой штамповки конструкции должны позволять использование: ленты при толщине Т = 2…2,5 мм, полосы – при Т  10 мм или листа – при Т  10 мм. Конфигурация заготовки должна обеспечивать малоотходный или безотходный раскрой материала (см. рис. 38,о).

Размеры пробиваемых отверстий (круглых, овальных, прямоугольных и пр.), расстояние между ними и между краями заготовки (перемычки), наименьшие размеры отгибаемых стенок и радиусов, предельные отклонения размеров и другие геометрические параметры должны соответствовать указанным на рис. 39 и в табл. 4.

Таблица 4

Допустимые значения размеров элементов заготовок, получаемых методами холодной листовой: штамповки

Материал заготовки	Наименьший		Наименьшие перемычки		Наименьшие значения		Высота отгиба- емой стенки C min	Точность размеров
	диаметр отверстий D min	радиус гиба R min	e min	f min	шага t min	рас- стоя- ния N min		функ- цио- наль- ных B	габа- рит-ных A
Мягкая сталь	(0,7..1,2) S	1	(0,7…1, 5) S	(0,7…1, 5) S	D + e	R + 0, 5 S	>2S + (0, 3…0,4)	H12…H14 h12…h14	H15…H17 h15…h17
Твёрдая сталь	(0,9..1,5) S	(0,5.. 2) S
Медь, латунь	(0,6..0,9) S	(0,3..0,5) S
Титановый сплав	(1,75.. 2) S	(2..3,5) S
Алюминий, цинк	(0,5..0,8) S	(0,35..0,5) S
пластмасса	(0,4..0,7) S
Картон, бумага	(0,3..0,6) S

Во всех случаях выбранный способ получения заготовки должен учитывать программу выпуска и сроки исполнения заказа, соответствовать материалу, массе и конфигурации заготовки, обеспечивать необходимую их точность и качество поверхностей.

К заготовкам конкретных деталей могут предъявляться другие специфические требования, повышающие эффективность техпроцесса изготовления и снижающие их себестоимость, а также способствующие упрощению и снижению стоимости последующей обработки деталей и сборки.