ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КУЗНЕЧНО-ШТАМПОВОЧНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ШТАМПОВОЙ ОСНАСТКИ. Электронный учебник ТП КШО и ШО. Д. В. Терентьев основы технологии производства кузнечноштамповочного оборудования и штамповой оснастки электронный учебник
 Скачать 1.4 Mb.
|
|
Обработка плоскостей. В мелкосерийном и единичном производстве при обработке корпусных деталей на универсальном оборудовании без приспо- соблений обработке предшествует операция разметки заготовки. Заготовку устанавливают с выверкой по разметочным рискам. Обработку плоскостей корпусных деталей в поточно- массовом производстве производят на барабанно-фрезерных и карусельно-фрезерных станках. В серийном производстве плоско- сти обрабатывают на продольно-фрезерных и продольно- строгальных станках. Торцевые поверхности вращения обрабаты- вают на токарно-карусельных станках, а также на расточных стан- ках с осевой подачей цековок или подрезных резцов. Отделочную обработку, если она требуется, выполняют шлифованием. Применяют и обдирочное шлифование при съеме припуска до 3 мм сегментным кругом. В серийное производство при обработке поверхностей ис- пользуют многоместные схемы и метод перекладывания заготовок (пример показан на рисунке 6.13). После каждого хода стола станка с позиции «III» снимают обработанную со всех сторон заготовку; заготовку с позиции «II» и «I» перекладывают с следующие смежные позиции, а на позицию «I» ставят новую заготовку. При таком построении операции станок используется лучше, устраняются его переналадки и простои. 101 После каждого хода стола станка с позиции «III» снимают обработанную со всех сторон заготовку; заготовку с позиции «II» и «I» перекладывают с следующие смежные позиции, а на позицию «I» ставят новую заготовку. При таком построении операции станок используется лучше, устраняются его переналадки и простои. Поверхности прилегания в виде рамок, при большой ширине окна целесообразно фрезеровать на станке с ЧПУ, обходя контур хвостовой фрезой. Фрезерование в два перехода (черновое и чи- стовое) может быть достигнута точность 9…10 квалитета точности, шероховатость поверхности до R а = 1,6 мкм, плоскостность до 0,1…0,2 мм на 1000 мм. Точность строгания несколько выше, чем фрезерования. При более высоких требованиях к точности и шероховатости поверхно- сти вводят тонкое фрезерование или шлифование поверхности. В мелкосерийном производстве поверхности шабрят, существенно уменьшая их неплоскостность. При обработке плоскостей по возможности следует преду- преждать и уменьшать деформацию заготовки от усилия зажима и сил резания. Повышению производительности труда на операциях обра- ботки плоских поверхностей корпусных деталей способствует со- блюдение, при конструировании корпусных деталей, основных требований технологичности. Деформации уменьшаются при наличии ребер жесткости. Все обрабатываемые участки на одной стороне заготовки следует делать открытыми и располагать в одной плоскости, а на разных сторонах – во взаимно-параллельных или перпендикуляр- ных плоскостях. Образуемая таким образом форма параллелепи- III I II I II III фреза Рис. 6.13. Способ обработки корпусной детали на много- местном приспособлении. S 102 педа отвечает требованиям надежности установки с соблюдением правила постоянства баз и делает возможной сквозную обработку нескольких заготовок с двух – трех сторон одновременно несколь- кими фрезерными головками или резцовыми суппортами. Корпуса, имеющие наружные и внутренние поверхности вращения обрабатываются на карусельно – токарных станках. Обработка отверстий корпусных деталей. Основные от- верстия в корпусных деталях обычно обрабатывают на расточных, карусельно-токарных, радиально-сверлильных, вертикально– сверлильных и агрегатных станках. В единичном и мелкосерийном производстве при обработке отверстий корпусные детали устанавливают на обработанную ос- новную поверхность по размеченным окружностям отверстий. В серийном и массовом производстве растачивают отвер- стия с помощью специальных приспособлений, в которых инстру- мент имеет одностороннее переднее направление или заднее, или переднее и заднее. Длинные отверстия растачивают обычно бор- штангами, имеющими переднее и заднее направление. В мелкосерийном производстве отверстия растачиваются с помощью накладных шаблонов, закрепляемых на детали или при- способлении. В этом случае шпиндель станка устанавливается со- осно отверстию шаблона. Точность межосевых расстояний, а так же точность положения отверстий относительно основных плоско- стей достигается разметкой, пробными расточками, растачивани- ем в приспособлениях, накладными шаблонами и координатным методом. Координатный метод используется при растачивании дета- лей, имеющих несколько отверстий с параллельными осями, когда положение осей определяется двумя размерами (от основных плоскостей или от других осей). На горизонтально – расточных станках координатный метод достигается перемещением шпин- дельной бабки в вертикальном направлении, а стола – в горизон- тальном. Многие современные горизонтально станки снабжаются оп- тическими системами отсчета по шкалам, обеспечивающим точ- ность отсчета до 0,01 мм. В координатно-расточных станках (КРС) повышенной точности установка координат осуществляется с точ- ностью до 1 мкм. В индивидуальном и мелкосерийном производстве приме- няют горизонтально-расточные и радиально-сверлильные и верти- кально-сверлильные станки с ЧПУ. Деталь устанавливается в ра- 103 бочую позицию с точностью до 0,02 мм. Детали обрабатываются без разметки. Применяются станки с автоматической сменой инструмента (имеют название – обрабатывающие центры или многооперацион- ные станки). Используются при обработке сложных корпусных де- талей большие наборы разнообразных инструментов (до 100 штук), что сокращает время на настройку, переустановку, позволя- ет рабочему обслуживать несколько станков. Станки дорогие, но их использование весьма эффективно, так как резко сокращается время производственного цикла, что во многих случаях сокращает время изготовления всего изделия. В крупносерийном и массовом производстве растачивание корпусных деталей производится обычно на агрегатных станках. На этих станках кроме растачивания можно производить сверле- ние отверстий, зенкерование, развертывание цилиндрических и конических отверстий, подрезание торцов, нарезание резьбы, рас- тачивание различных канавок. Методы отделки основных отверстий. Отделочными операциями обработки основных отверстий являются тонкое растачивание, планетарное шлифование, хонин- гование, раскатка роликами. Тонкое (алмазное) растачивание основных отверстий кор- пусных деталей применяют для получения высокой точности раз- меров, геометрической формы, направления и прямолинейности оси отверстия. Режимы приведены в таблице 6.2. Таблица 6.2 Режимы обработки при алмазном растачивании Обрабаты- ваемый ма- териал Режимы обработки Материал инструмен- та V, м / мин S, мм / об. t, мм Чугун 100…200 0,03…0,15 0,10…0,35 Твердый сплав, од- нолезвий- ный Сталь 120…250 0,02…0,12 0,10…0,30 Цветной сплав 800 и более 0,02…0,10 0,05…0,40 Твердый сплав, ал- маз Можно обрабатывать отверстия 50…200 мм, глубиной до 200 мм. Охлаждение, как правило, не применяется. 104 По диаметральным размерам при тонком растачивании по- лучают 6…7 квалитет точности, погрешности формы (овальность, конусность) в пределах 3…4 мкм, шероховатость поверхности R а = 0,8 …0,4 мкм. Применение двухсторонних горизонтально-расточных стан- ков позволяет получить высокую точность по соосности двух от- верстий. Внутреннее планетарное шлифование применяют при об- работке отверстий более 150 мм. При этом достигается высокая точность по 6-у квалитету точности и шероховатость поверхности R а = 0,2 мкм. Недостаток этого метода – низкая производитель- ность. Хонингованиецелесообразно применять при обработке вы- сокоточных отверстий, имеющих длину больше диаметра, в серий- ном и массовом производстве. Хонингованием обрабатываются цилиндры автомобильных и транспортных двигателей, отверстия под пиноли задних бабок, от- верстия гидроцилиндров и другие отверстия, точность и чистота обработки которых должна быть выше, чем могут обеспечить дру- гие методы обработки. Припуск на хонингование зависит от диаметра отверстия, материала детали и предшествующей обработки. После растачи- вания припуск на хонингование 0,05…0,08 мм, после развертыва- ния 0,02…0,04 мм, после шлифования 0,01…0,02 мм. Хонингованием обрабатываются отверстия корпусных дета- лей 15…200 мм и более, по 6-у квалитету точности, и шерохова- тостью R а = 0, 05…0,025 мкм. Овальность и конусность при 80 100 мм приблизительно равно 3…5 мм. Для отделки ответственных отверстий большой длины в стальных корпусных деталях (НRC35…46) широко используют ме- тоды пластического деформирования – раскатывание отверстий. Раскатыванием получают чистоту поверхности до R а = 0, 05…0,025 мкм, при этом твердость поверхностного слоя возрастает на 20%, производительность по сравнению с хонингованием возрастает в 5 раз. Раскатывание можно производить на сверлильных, токарных и других станках. В единичном и мелкосерийном производстве используют притирку с применением мягких и твердых абразивных материа- лов, получая высший класс чистоты поверхности. При хонинговании и притирке точность относительного по- ложения и формы отверстия корпусной детали должна быть обес- печена предшествующей обработкой. 105 Контроль корпусных деталей. У большинства корпусных деталей проверяют: 1. Прямолинейность и правильность расположения основ- ных (базовых) плоскостей. Прямолинейность плоскостей корпусов проверяют уровнемером или индикатором. 2. Размеры и формы основных отверстий. Диаметры прове- ряются штангенциркулями, микрометрами, предельными калибра- ми. Для точных измерений до 0,002 мм применяются пассиметры или микротасты. 3. Соосность осей отверстий контролируют ступенчатыми или гладкими оправками (называемыми «скалками»), вставляемы- ми в сооснорасположенные отверстия. Можно осуществить про- верку соосности с помощью индикатора часового типа. 4. Межосевые расстояния, параллельность и перекос осей можно измерить микрометром, индикатором. 5. Неперпендикулярность осей основных отверстий можно проверить с помощью оправки с индикатором и калибром. 6. Проверка неперпендикулярности торцевой плоскости от- носительно оси отверстия осуществляется с помощью индикатора или специального калибра. 106 7. ДРУГИЕ ВИДЫ ОБРАБОТКИ. 7.1. Плакирование деталей кузнечно-штамповочного оборудования гибким инструментом. Для повышения долговечности деталей кузнечно- штамповочного оборудования и штампового инструмента, работа- ющих в тяжелых условиях эксплуатации, а также технологического инструмента в настоящее время применяется способ финишной обработки быстроизнашиваемых деталей – плакирование гибким инструментом (ПГИ). Данный способ развивается и совершенству- ется в Магнитогорском государственном техническом университете им. Г.И. Носова [8 - 12]. Суть метода (рис. 7.1) заключается в переносе расплавлен- ных теплом трения частиц бруска 1 на поверхность обрабатывае- мой детали 2 торцами гибких элементов быстро вращающейся щетки 3 и формировании из этих частиц сплошной, прочно сцеп- ленной с поверхностью детали тонкой пленки покрытия толщиной 0,5…100 мкм. Возможно нанесение антифрикционных, износостой- ких, антикоррозионных, антисхватывающих и других покрытий из алюминия, меди, цинка, олова, свинца, латуни, бронзы, баббита, поли- тетрафторэтилена и различных сплавов, а также многослойных и смешанных покрытий. Способ высоко- производителен, эколо- гически чист, не требу- ет предварительной подготовки поверхности и последующей обра- ботки, отличается крайне низкой энерго- и металлоемкостью. Метод реализуется на серийных металлообрабатывающих станках с помощью несложных специальных приспособлений (ри- сунок 7.2). Возможны варианты различных плакирующих приставок к токарным станкам, а также отдельно стоящие агрегаты для нане- сения покрытия на плоские длинномерные изделия и проволоку. 1 2 N Р 1 3 2 Рис. 7.1. Принципиальная схема ПГИ 107 Рис. 7.2. Оборудование для реализации способа ПГИ: а - плакирующий узел к плоскошлифовальному станку; б - вариант плакирующей головки на базе ручной шлифовальной машинки; в - устройство для плакирования шеек коленчатых валов; г - приспособление для плакирования изделий на круглошлифо- вальном станке. Проведены исследования способа ПГИ по различным направлениям, применяемым в машиностроении. Повышение долговечности узлов трения скольжения, работающих в тяжелых условиях эксплуатации (повышенной за- пыленности, при наличии агрессивных сред, высоких нагрузках и температурах). Суть технического решения заключается в следующем. Под- шипниковый узел обычно содержит пару скольжения, образован- ную цапфой вала и охватывающим ее элементом (втулкой) из цветного материала. Предлагаемая конструкция подшипникового узла [9, 10] представлена на рисунке 7.3. На цапфу вала 1, выпол- ненного из углеродсодержащего сплава, наносят двухслойное по- крытие, внутренний слой 2 которого из медьсодержащего матери- ала, а наружный 3 – из антифрикционного полимерного материала. Охватывающий элемент 4 специальной конструкции выполнен из а б в г 108 того же полимерного материала, что и наружный слой покрытия. Предлагаемая кон- струкция обеспечи- вает повышение износостойкости и срока службы пары скольжения за счет улучшения герме- тичности соедине- ния. Кроме того, в нем обеспечивает- ся низкое (уровня жидкостного тре- ния) значение ко- эффициента тре- ния, равное 0,01…0,05. Высокая плотность соеди- нения, обеспечива- ется способностью предварительно напряженного охватывающего элемента упруго демпфировать при работе, т.е. принимать форму сечения вращающейся цапфы, а наличие на ее поверхности поли- мерного покрытия, которое заполняет все микровпадины рельефа, еще более уплотняет контакт скольжения на уровне микронеров- ностей шероховатости поверхности. Это предотвращает попада- ние абразивных частиц в подшипниковый узел и не требует сма- зывания во время работы. Применение опытных партий подшипниковых узлов на роли- ках транспортера У 46 первого углеподготовительного цеха в КРМЦ-1 КХП ОАО «ММК» показало повышение срока их службы не менее, чем в 6 раз по сравнению со старой конструкцией (в насто- ящее время они продолжают работать). Использование подобной конструкции пары скольжения в подшипниках роликов первой секции МНЛЗ-2,3 ККЦ ОАО «ММК» позволило повысить их среднюю стойкость с 182,4 до 284,6 пла- вок, то есть в 1,56 раза. В настоящее время проводятся работы по внедрению данно- го технического решения в других цехах ОАО «ММК». Усовершенствование конструкций узлов гидроаппа- ратуры. а 1 2 4 Рис. 7.3. Новая конструкция подшипниково- го узла 109 Тот же принцип был использован для повышения срока службы гидроцилиндров применяемых в конструкциях кузнечно- прессового оборудования. При этом усовершенствована его кон- струкция (рис. 7.4). Изменение кон- струкции заключается в том, что вместо наплавки слоя меди толщиной до 5 мм, на рабочие поверхности штока 1 наносят тонкое двухслойное (медь + полимер) покрытие 2 и дополнительно уста- навливают два уплот- нения 3, 4 из полимер- ного материала. Дан- ная конструкция гидро- цилиндров с марта 2003 г. находится в эксплуатации в меха- низме подъема ком- плекта валков пятикле- тевого стана 1200 ЛПЦ-3 ОАО «ММК», перекрывая регламен- тируемый срок службы более чем в три раза. В настоящее время планируются испытания подобной кон- струкции в других прокатных цехах. Повышение износостойкости прокатных валков. Основными причинами выхода из строя рабочих и опорных валков станов холодной и горячей прокатки являются абразивный износ их поверхности, а также выкрошки и отслоения [11]. Это обусловлено в основном тем, что: коэффициент трения в зонах контакта шлифованных по- верхностей опорных и рабочих валков достаточно высок (f = 0.1...0.15), что приводит к значительной интенсивности изнашива- ния в период приработки и, как следствие, к снижению их срока службы; на шлифованной поверхности валков возникают растяги- вающие остаточные напряжения, которые вызывают появление 3 1 4 2 3 Рис. 7.4. Усовершенствованная кон- струкция гидроцилиндра: а – общий вид; б – сборочный чертеж. а) б) 110 при прокатке микротрещин - источника выкрошки и отслоений твёрдого износостойкого слоя, отличающегося большой твёрдо- стью и ограниченной пластичностью. Суть предложенного технического решения заключается в нанесении на шлифованные рабочие поверхности валков одно- слойного покрытия из полимерного антифрикционного материала или двухслойного покрытия (например, «медь + полимер»). При этом его нанесение производится методом плакирования гибким инструментом. Одновременно происходит упрочнение поверхност- ного слоя валков и формирование требуемого уровня шероховато- сти поверхности, сокращающего период приработки в процессе их эксплуатации. В каждом конкретном случае обработки, в зависимости от условий работы валков, регламентируются значения частоты вра- щения валков (n 1 ), щетки (n 2 ), усилие прижатия бруска к щетке (Р 1 ), щетки к валку (Р 2 ), значение натяга (N), соотношение диаметров валка (D в ) и щетки (D щ ), а также другие параметры. После обработки коэффициент трения при прокатке снижа- ется до уровня полужидкостного (f = 0.01…0.05) и упрочняется по- верхностный слой валков, что дает уменьшение процента выкрош- ки, сколов и величины износа в 1.3...2.0 раза и, соответственно, позволяет уменьшить число перевалок и увеличить производи- тельность стана. Опыт эксплуатации различных деталей пар качения, в том числе эксперименты на прокатных валках 20-валкового стана ЛПЦ- 3 ОАО «ММК», показал не менее, чем 1,5-кратное повышение их долговечности и полное отсутствие выкрошки или отслоений [8]. Это позволило с большой вероятностью предположить существен- ное снижение указанных дефектов на опорных валках станов горя- чей прокатки. В настоящее время проводятся испытания наиболее нагру- женных опорных валков 10 и 11 клетей стана 2500 горячей прокат- ки ОАО «ММК». Первые результаты показали уменьшение их из- носа в 1,5…1,6 раза. |