5 страница. 3) необходимость обработки данной поверхности совместно с другими поверхностями

3) необходимость обработки данной поверхности совместно с другими поверхностями заготовки, для достижения точности их взаимного расположения;

4) ограничение по стабильности точности выдерживаемых размеров в условиях крупносерийного и массового производства – растачивание отверстий дает более стабильные результаты точности диаметральных размеров, чем внутреннее шлифование отверстий, в свою очередь, развертывание отверстий превосходит по этому показателю растачивание резцом;

5) необходимость обеспечения заданной производительности;

6) термическая обработка заготовки, например закалка шеек заготовки вала приводит к резкому увеличению твердости поверхностного слоя и исключает в дальнейшем, как правило, лезвийную обработку.

2. Задание

Поверхность вращения детали диаметром d _дизготовляется из заготовки, имеющей диаметр d_o (табл.6.1). Требуется установить количество и наименование технологических переходов для осуществления обработки этой поверхности, установить точность промежуточных размеров и шероховатость по переходам, возможные варианты завершающего (финишного) метода обработки.

Таблица 6.1 – Варианты заданий

Вар.	Деталь	Исходная заготовка
Наименование	d д,, мм	Ra, мкм	Вид	do, мм	Ra, мкм
	Втулка	33 Н7	2,5	Отливка по выплавляемой модели	35 Н14
	Втулка	70 h7	1,25	Отливка в оболочковую форму	73 h15
	Обойма	85s6	1,25	Отливка бронзовая в ПГФ	90±0,6
	Обойма	45n6	0,32	Отливка в кокиль	49js14
	Вал	142е8		Отливка стальная в ПГФ	150±1
	Вал	55f 7	0,63	Прокат калиброванный	56h10	2,5
	Палец	85r6	1,25	Прокат горячекатаный стальной	90
	Палец	46n6	0,32	Поковка на радиально-ковочной машине	48js13	2,5
	Шестерня	75k6	2,5	Поковка штампованная	81,2
	Шестерня	160g6		Поковка свободной ковки	184±3

3. Методика выполнения работы

Пример. Вал изготовляется из стальной штампованной поковки повышенной точности Æ , Ra80. После завершения обработки деталь должна иметь диаметр Æ и шероховатость Rа 1,25. Требуется: проанализировать исходные данные; определить количество технологических переходов для достижения заданной точности размера и шероховатости поверхности; установить точность промежуточных размеров, установить изменения шероховатости поверхности после каждого этапа обработки и выбрать средства контроля шероховатости.

Решение. Устанавливаем, что в процессе механической обработки рассматриваемой поверхности допуск диаметра исходной заготовки Т_d0=2 мм уменьшается до допуска диаметра детали Т_{d д} =0,022 мм, соответственно возрастает точность размера. Общий коэффициент ужесточения точности размера определим по формуле К_{уж.р.общ .} = Т_d0/ Т_{d д} = 2 / 0,022 = 90.

2. Количество потребных технологических переходов определяется по формуле N = lg К_{уж.р.общ} / 0,46 = 1,9542 / 0,46 = 4,2, принимаем n = 4 перехода.

3. Допуск размера диаметра заготовки Т_d0=2 мм соответствует примерно, 16-му квалитету точности (табл. 5.2) а допуск размера детали - 6-му квалитету. Следовательно, точность повышается на 16 – 6 = 10 квалитетов. По принятым четырем технологическим переходам распределяем его по закону прогрессивного убывания: 10 = 4 + 3 + 2 + 1.

Точность промежуточных размеров заготовки в процессе механической обработки будет соответствовать:

поковки	16-му квалитету (h16)
после 1-го перехода	12-му квалитету (h12)
после 2-го перехода	9-му квалитету (h9)
после 3-го перехода	7-му квалитету (h7)
после 4-го перехода	6-му квалитету (р6)

Пользуясь данными (см. Приложение В1), устанавливаем последовательность изменения шероховатости в микрометрах после каждого этапа обработки:

	Исходная заготовка	Rа 80 (Rz320)
	Обтачивание получистовое	Ra 20 (Rz 80)
	Обтачивание чистовое	Rа 5 (Rz 20)
	Шлифование получистовое	Rа 3,2 (Rz 12,5)
	Шлифование чистовое	Rа 1,25 (Rz 6,3)

Средствами контроля шероховатости поверхности в производственных условиях могут быть образцы (эталоны) шероховатости или профилометры.

4. Контрольные вопросы

1. Последовательность определения маршрута обработки поверхности.

2. Как должны меняться точность размера и шероховатость поверхности в ходе выполнения механической обработки?

3. Какие факторы влияют на число этапов обработки?

5. Литература

1. Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т.. Т. 1 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

Практическая работа №7

Составление маршрута обработки детали

Цель работы – приобретение практических навыков построения маршрута обработки детали.

1. Общие положения

При маршрутном описании ТП производят сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов, но с указанием типа оборудования (станка). Маршрутное описание ТП обычно является основным в единичном и мелкосерийном производствах и сопроводительным (дополнительным) в других типах производств. Исходные данные для разработки маршрутной технологии: чертеж детали с техническими требованиями, чертеж заготовки, тип производства, ранее проведенная отработка технологичности конструкции детали; предварительно определенные маршруты (планы) обработки отдельных поверхностей.

При построении маршрута обработки руководствуются соображениями:

1. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые в дальнейшем будут приняты за технологические базы.

2. Последовательность обработки зависит от системы простановки размеров. В начало маршрута выносят обработку той поверхности, относительно которой на чертеже координировано большее число других поверхностей.

3. При невысокой точности исходной заготовки сначала следует обрабатывать поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления внутренних дефектов).

4. Далее последовательность операций устанавливают в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее ее необходимо обрабатывать, так как обработка каждой последующей поверхности может вызывать искажение ранее обработанной поверхности из-за перераспределения остаточных напряжений. Последней обрабатывают ту поверхность, которая является наиболее точной и ответственной для работы детали в машине.

5. Операции обработки поверхностей, имеющих второстепенное значение и не влияющих на точность основных параметров детали (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезание канавок, удаление заусенцев и т.п.), следует выполнять конце ТП, но до операций окончательной обработки ответственных поверхностей. В конец маршрута желательно также выносить обработку легкоповреждаемых поверхностей, к которым относят, например, наружные резьбы, наружные зубчатые поверхности, наружные шлицевые поверхности и т.п.

6. В том случае, когда заготовку подвергают термической обработке, для устранения возможных деформаций нужно предусматривать правку заготовок или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданных точности и шероховатости. Некоторые виды термической, химико-термической и гальванической обработок усложняют ТП. Так при цементации участки не подлежащие науглероживанию, защищают омеднением или оставляют на них припуск, который удаляют при механической обработке после цементации, но до закалки.

Изложенные принципы не во всех случаях являются обязательными.

1. При жесткой заготовке и относительно малых обрабатываемых поверхностях окончательную обработку можно выполнять и в начале маршрута.

2. Принцип разделения маршрута на стадии черновой, чистовой и отделочной обработки противоречит принципу концентрации операции, когда можно совместить черновую и чистовую обработки (при изготовлении корпусных деталей на агрегатных станках, на станках с ЧПУ типа «обрабатывающий центр»).

3. Предварительное содержание операций устанавливают объединением тех переходов на данной стадии обработки, которые могут быть выполнены на одном станке. Обработку сопряженных поверхностей (отверстий и прилегающих к ним торцев, соосных отверстий, других поверхностей, связанных допусками расположения) желательно совмещать в одной операции и производить с одного установа.

4. В отдельную операцию выделяют обработку поверхности (или группы поверхностей) шлицев, зубчатого венца, рабочего профиля кулачка, отверстия некруглого поперечного сечения и т.п., требующую специальных станков.

5. Операции, в которой используют для обработки самоустанавливающийся инструмент (например, развертка, притир, хон), должна предшествовать операция, обеспечивающая достижение окончательной точности размеров, координирующих расположение этой поверхности относительно других.

6. При изготовлении высокоточных деталей маршрут механической обработки делят на стадии: предварительную (черновую), промежуточную (чистовую) и окончательную (отделочную). На первой снимают основную массу металла в виде припусков и напусков на всех поверхностях; на второй постепенно повышают точность поверхностей (для некоторых поверхностей она может быть окончательной стадией); на третьей обеспечивают заданные точность и качество поверхностного слоя. На стадии предварительной (черновой) обработки появляются сравнительно большие погрешности, вызванные деформациями от значительных сил резания и сил закрепления заготовки, а также ее интенсивным нагревом. Группируя обработку по указанным стадиям, увеличивают разрыв во времени между предварительной и окончательной обработками и позволяют более полно проявиться деформациям до их устранения на последней стадии обработки.

При изготовлении прецизионных деталей необходимо, чередовать механическую обработку и операции термической стабилизации размеров, чтобы напряжения не накапливались от операции к операции, а снимались по мере появления. Для операций отделочной обработки наиболее ответственных поверхностей необходимо проводить дополнительную обработку технологических баз, как правило, после термической операции перед выполняемой.

При разработке маршрута изготовления детали по отдельным операциям устанавливают тип станков и другого технологического оборудования.

Существуют рекомендации по построению маршрута обработки деталей определенных классов.

Техпроцесс обработки вала обычно включает в себя следующие операции:

1. Обработка торцовых поверхностей и центрование.

2. Черновая токарная обработка наружных поверхностей.

3. Получистовая токарная обработка наружных поверхностей, прорезание канавок, нарезание наружных резьб.

4. Фрезерование шлицов, пазов, сверление поперечных отверстий.

5. Чистовая токарная обработка поверхностей шеек.

6. Шлифование поверхностей шлицов.

7. Шлифование шеек.

Между этапами механической обработки могут быть предусмотрены операции термической обработки: улучшение, цементация, закалка с отпуском.

К деталям класса втулок относятся втулки, гильзы, стаканы, вкладыши, т.е. детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющие общую прямолинейную ось. Основная технологическая задача - обеспечение концентричности наружных поверхностей с отверстием и перпендикулярности торцов к оси отверстия может быть решена обработкой:

− наружных поверхностей, отверстий и торцов за один установ;

− всех поверхностей за два установа или за две операции с базированием при окончательной обработке по наружной поверхности (обработка от вала);

− всех поверхностей за два установа или за две операции с базированием при окончательной обработке наружной поверхности по отверстию (обработка от отверстия). Этот метод является наиболее предпочтительным.

Обработку за один установ выполняют на токарно-револьверном станке, токарном автомате; снятие фасок с противоположного торца втулки на вертикально-сверлильном или токарном станке.

Маршрут обработки втулки с базированием по отверстию:

− зенкерование отверстия втулки и снятие фаски в отверстии;

− протягивание отверстия на горизонтально-протяжном станке со сферической самоустанавливающейся шайбой, так как торец не обработан;

− предварительное обтачивание наружной поверхности (в зависимости от точности заготовки), подрезка торцов и снятие наружных, внутренних фасок;

− чистовое обтачивание наружной поверхности, чистовая подрезка торца.

К деталям класса "диски" относятся шкивы, фланцы, крышки подшипников, кольца, поршни. Технологические базы – центральное отверстие и обработанный торец (отверстие - двойная опорная база, а торец – установочная).

Обработку шкивов средних размеров (d = 200...400 мм) производят на токарных, в крупносерийном производстве – на револьверных станках. Крупные шкивы и маховики – на токарных карусельных станках. При этом установку на первой операции выполняют по ступице, в которой обрабатывается центральное отверстие и прилегающие к ней торцы. Обод обрабатывают при установке шкива по обработанному отверстию и торцу.

Типовой маршрут изготовления.

1. Расточить предварительно отверстие и подрезать торец. Технологическая база – черная поверхность обода или ступицы.

2. Подрезать второй торец. База – обработанные отверстия и торец.

3. Протянуть цилиндрическое отверстие. База – отверстие и торец.

4. Протянуть или долбить шпоночный паз. База – отверстие и торец.

5.Точить наружный диаметр и торцы обода, точить клиновидные канавки. Технологическая база – отверстие.

6. Точить начисто наружный диаметр и канавки. При криволинейной образующей на токарно-копировальном станке или токарном станке по копиру.

7. Сверлить отверстия и нарезать резьбу (если требуется). База - торец.

8. Балансировка и высверливание отверстий для устранения дисбаланса.

9. Шлифование ступиц (если требуется по чертежу). База – отверстие.

На первой операции обработки фланцев в качестве технологических баз используют наружную цилиндрическую поверхность и торец большого фланца, на последующих – посадочную поверхность цилиндрического пояска и его торец. На этих же базах обрабатывают крепежные отверстия и лыски, если они заданы.

Рычаги, коромысла, тяги, вилки относятся к классу некруглых стержней. Несмотря на их многообразие, эти детали содержат ограниченный набор поверхностей: отверстия – основные и вспомогательные базы; торцовые поверхности бобышек, где расположены отверстия; плоские исполнительные поверхности; резьбовые крепежные отверстия и др.

Обработку рычагов и вилок стоят в следующем порядке:

- если деталь имеет плоские обрабатываемые поверхности достаточных размеров или торцы бобышек, расположенные в одной плоскости, то обработку начинают с этих поверхностей;

- базируя заготовку на обработанные плоские поверхности (установочная технологическая база) и наружные поверхности бобышек, обрабатывают отверстия (основную и вспомогательные базы):

- используя сочетание обработанных поверхностей в качестве технологической базы, обрабатывают остальные поверхности - пазы, плоские поверхности, резьбовые и мелкие отверстия;

- если детали имеют короткие бобышки, торцы которых не лежат в одной плоскости, то на первой операции обрабатывают отверстия и торцы бобышек с одной стороны. Затем торцы с другой стороны, далее - остальные поверхности.

Основные операции обработки рычагов с общей плоскостью торцов втулок:

005 Заготовительная.

010 Фрезерная. Фрезеровать торцы втулок с одной стороны начерно и начисто. Установочная база – поверхность стержня или противоположные торцы втулок. Станок вертикально-фрезерный или карусельно-фрезерный.

015 Фрезерная. Фрезеровать торцы с другой стороны. Технологическая база – обработанные торцы втулок.

020 Обработка основных отверстий. Технологическаябаза - обработанные торцы втулок и их наружные поверхности - для обеспечения равностенности втулок. В единичном и мелкосерийном производствах выполняют на радиально- и вертикально-сверлильных станках или расточных станках по разметке со сменой инструмента. В мелкосерийном и серийном производствах – на сверлильных станках с ЧПУ, на радиально- и вертикально-сверлильных станках по кондуктору со сменой инструмента и быстросменных втулок в кондукторах.

Параллельность осей и межосевого расстояния основных отверстий достигается (в порядке убывания точности): одновременной обработкой несколькими инструментами на многошпиндельных станках; последовательной обработкой при неизменном закреплении заготовки; последовательной обработкой на разных станках, в разных приспособлениях.

030 Обработка шпоночных или шлицевых пазов в основных отверстиях.

035 Обработка вспомогательных отверстий с нарезанием в них резьб), пазов и уступов. Технологическая база – основные отверстия (одно или два) и их торцы.

040 Плоское шлифование торцов втулок - при повышенных требованиях к шероховатости и взаимному расположению торцов. База – торцы втулок.

045 Контрольная.

В зависимости от конкретных условий последовательность обработки может изменяться. Операции 010 и 020 могут меняться местами или объединяться.

Обработка зубчатых колес разделяется на два этапа: обработку до нарезания зубьев и обработку зубчатого венца. У колес со ступицей с достаточной длиной центрального отверстия (L/D > 1) в качестве технологических баз используют: двойную направляющую поверхность отверстия и опорную базу в осевом направлении – поверхность торца. У одновенцовых колес типа дисков (L/D < 1) длина отверстия недостаточна для образования двойной направляющей базы. Поэтому после обработки отверстия и торца установочной базой для последующих операций служит торец, а поверхность отверстия – двойной опорной базой. У валов-шестерен в качестве баз используют, поверхности центровых отверстий.

На первых операциях черновыми технологическими базами являются наружные необработанные "черные" поверхности. После обработки отверстия и торца их принимают в качестве технологической базы на большинстве операций. При шлифовании отверстия и торца после упрочняющей термообработки, колеса базируют по эвольвентной боковой поверхности зубьев для обеспечения наибольшей соосности начальной окружности и посадочного отверстия.

Для обеспечения наилучшей концентричности поверхностей вращения колеса применяют следующие варианты базирования. При обработке на токарных станках за одну установку, заготовку крепят в кулачках патрона за черную поверхность ступицы или черную внутреннюю поверхность обода. При обработке за две установки заготовку сначала крепят за черную поверхность обода и обрабатывают отверстие, а при второй установке заготовки на оправку обрабатывают поверхность обода и другие поверхности колеса.

У корпусных деталей в качестве черновых баз часто выбирают поверхности отлитых основных отверстий и боковую поверхность, либо плоскость разъема поверхности отверстий и боковую поверхность.

Технологический маршрут обработки состоит из следующих этапов:

- обработка полного комплекта технологических баз, которые в дальнейшем будут использованы при обработке других поверхностей;

- черновая и получистовая обработка плоскостей и других наружных поверхностей;

- черновая и чистовая обработка главных отверстий;

- обработка мелких и резьбовых отверстий;

- чистовая и отделочная обработка плоскостей и главных отверстий.

В условиях единичного и мелкосерийного производства после получения технологических баз выполняют черновую обработку за один установ возможно большего количества поверхностей.

Черновую обработку отверстий в заготовках, лучше выполнять расточным резцом, установленным в борштангу, или фрезерование концевой фрезой по контуру отверстия, чтобы уменьшить отжатие инструмента.

Перед сверлением отверстия нежестким сверлом, рекомендуется предварительно выполнить засверливание коротким центровочным сверлом или коротким сверлом большего диаметра.

2. Задание

1. Изучить рекомендации по выбору последовательности обработки поверхностей детали.

2. Выполнить чертеж детали, пронумеровать поверхности.

3. Составить предварительный маршрут обработки детали

3. Методика выполнения работы

1. Установить поверхности, принимаемые за технологические базы.

3. Установить поверхность, относительно которой задано наибольшее количество размеров.

4. Установить поверхности, получаемые с наименьшей и наибольшей точностью.

5. Составить маршрут обработки заданной детали.

4. Контрольные вопросы

1. Каковы основные принципы составления маршрута обработки детали?

2. Основные операции при обработке валов.

3. Какими способами решается основная технологическая задача при обработке втулок?

4. Типовые маршруты обработки деталей класса дисков, некруглых стержней

5. Основные этапы обработки зубчатых колес и корпусов.

5. Литература

1. Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т.. Т. 1,2 / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. – М.: Машиностроение, 1985. - 656 с.

2. Проектирование технологии: Учебник для студентов машиностроительных специальностей вузов / И.М. Баранчукова, А.А. Гусев, и др.; Под общ. ред. Ю. М. Соломенцева. – М.: Машиностроение, 1990. – 416 с.

Практическая работа №8

РАЗРАБОТКА ОПЕРАЦИЙ СБОРКИ НЕПОДВИЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Цель работы – научиться выполнять необходимые расчеты для реализации операций сборки деталей при посадке с натягом.

1. Общие положения

Сборка деталей машин, осуществляемая по посадкам с натягом, предназначается для осуществления неподвижных соединений без дополнительных средств крепления. Этот способ соединения деталей обладает рядом достоинств (простота конструкции деталей и сборки, высокая точность центрирования и др.) и поэтому широко распространен.

Имеется два основных способа сборки деталей при посадке с натягом:

1) продольная запрессовка - сборка осуществляется при нормальной температуре с помощью пресса (сборка под прессом);

2) поперечная запрессовка или «способ термических деформаций» - сборка осуществляется при предварительном нагреве охватывающей детали («отверстия») или охлаждения охватываемой детали («вала»).

При разработке и реализации операции продольной запрессовки определяют необходимую максимальную силу пресса по формуле

F_п = f_п р_max p d_н.с l, (8.1)

где f_п = (1,15...1,2)f - коэффициент трения при запрессовке (при соединении стальных деталей f = 0,06...0,13, при соединении деталей чугуна f = 0,07...0,12 [1]);

l - длина контактной поверхности соединения, м;

р_maх - давление (Па) на контактных поверхностях сопрягаемых деталей при максимальном натяге N _max (мм).

; (8.2)

γ_ш - поправка, учитывающая смятие шероховатостей контактных поверхностей деталей при их соединении, определяется через параметры шероховатости поверхностей отверстия и вала:

γ_ш =1,2(Rz_D+Rz_d); γ_ш =5(R_аD+R_аd); (8.3)

d_н.с - номинальный диаметр соединения, мм;

С₁ и С₂ - коэффициенты Ляме, соответственно для охватываемой («вал») и охватывающей («отверстие») поверхностей:

; , (8.4)

d₁ - диаметр отверстия в охватываемой детали («в вале»); при d₁ = 0, т. е. в сплошном вале, получаем C₁ = l - µ₁;

d₂ - наружный диаметр охватывающей детали (втулки, корпуса); при массивном корпусе, когда d₂ → ∞ получаем С₂ = 1+ µ₂;

µ₁ и µ₂ - коэффициенты Пуассона материалов соответственно деталей «вала» и «отверстия». Для стальных деталей µ = 0,3; для чугунных µ = 0,25; для бронзовых µ = 0,35; для латунных µ = 0,38.

Е₁ и E₂ - модули упругости, материалов соответственно деталей «вала» и «отверстия». Для стали Е = (1,96...2)∙10¹¹ Па, для чугуна Е = (0,74...1,05)∙10¹¹ Па; для бронзы Е = 0,84∙10¹¹ Па; для латуни E = 0,78∙10¹¹ Па.

При проектировании операции сборки поперечной запрессовкой необходимо определить температуру нагрева t_D охватывающей детали («отверстия») или температуру охлаждения t_d охватываемой детали («вала»):

t_D = (N_max + S_сб) / (α d) + t_сб;(8.5)

t_d = t_сб – (N_max + S_сб) / (α d), (8.6)

где N_max - наибольший натяг соединения, мм; S_сб - минимально необходимый зазор при сборке, мм, принимаемый равным зазору в посадке H7/g6;

α - температурный коэффициент линейного расширения материала детали:

для алюминия α = (23,9...26,5)∙10^-6 К^-1; для бронзы α = (17,6...18,2)∙10^-6 К^-1;

для латуни α = (17...21)∙10^-6 К-¹; для стали α = (11,5...12)∙10 ^-6 К^-1;

d - номинальный диаметр соединения, мм;

t_сб - температура в помещении сборки, °С.

Нагрев можно осуществлять в кипящей воде (t_d ≤ 100°C), масляной ванне (t_d ≤ 110...130°С), газовыми горелками, в нагревательных шкафах и печах, в индукционных печах с нагревом ТВЧ и др.

Для охлаждения охватываемой детали применяют твердый диоксид углерода (t_d = -79°C), его смесь со спиртом (t_d= -100°С) или жидкий азот (t_d= -196°С).

Применяется также комбинированный способ одновременного температурного воздействия на обе детали соединения.

2. Задание

1.Для соединения деталей с натягом (размеры по вариантам в табл. 8.1) определить силу запрессовки стального вала во втулку.

2. Для операции сборки неподвижного соединения двух деталей (вал изготовлен из стали) методом поперечной запрессовки определить температуру, до которой нужно нагреть (или охладить) одну из деталей соединения, если температура в помещении сборки 20°С (данные - в табл. 8.2).

Дата добавления: 2015-10-28