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.
|
|
прямоточным. Массовое производство по своей сущности является поточ- ным. Его часто называют поточно-массовым. Такт выпуска яв- ляется основной расчетной величиной, организующей все рабочие места поточной линии в единый производственный механизм. Бесперебойная работа поточной линии обеспечивается тща- тельно продуманной технологией производства выпускаемых из- делий, планомерным питанием линий заготовками, а также рит- мичной работой всех звеньев производственного механизма. Во избежание перебоев в работе поточной линии на рабочих местах предусматриваются межоперационные запасы заготовок (заделы). Заделыобеспечивают непрерывность выпуска продукции в случае вынужденной остановки отдельных станков линии. Часто поточные линии проектируются комплексно, то есть с применени- ем сварки, термической обработки, штамповки, высадки, сборки, окраски, покрытия, мойки и других методов. Массовое производство экономически целесообразно при достаточно большом выпуске изделий. При малой программе вы- пуска изделий загрузка оборудования поточной линии может полу- читься очень низкой. В этом случае изготовление деталей органи- зуется по принципам серийного производства. В настоящее время основное количество машин (около 80 %) выпускается серийно. Это обусловило развитие поточных ме- тодов работы в серийном производстве. 12 В непрерывно-поточном серийном производстве в отличие от непрерывно-поточного массового одна серия изделий сменяет другую, что сопровождается переналадкой оборудования на всех рабочих местах. В прямоточном серийном производстве движение изделий прерывисто, а оборудование располагается прямоточно (по ходу технологического процесса). Для повышения загрузки оборудования в серийном произ- водстве находят применение многономенклатурные поточные линии. К ним относятся переменно-поточные и групповые линии, а также предметно-замкнутые участки. При переменно-поточной обработке за каждым станком за- креплено по нескольку операций для технологически однотипных деталей, запускаемых в обработку попеременно. Сначала опреде- ленный период времени (несколько смен) на линии ведется поточ- ная обработка одной детали, затем ее переналаживают на выпуск другой прикрепленной детали и так далее. 2 . ТОЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ. Важнейшим показателем качества деталей машин является точность их обработки. Особенно это важно при производстве КШО и штамповой оснастки, поскольку в данном случае точность 13 оборудования определяет точность получаемой заготовки-детали. С повышением скоростей, нагрузок, внедрением автоматизиро- ванного производства большое внимание уделяется обеспечению высокой точности механизмов, а, следовательно, и обработке де- талей. Как бы не были совершенны станки и механизмы, в процес- се изготовления деталей возникают те или иные погрешности об- работки [1, 2, 3]. Нередко наблюдаются случаи, когда изделия, изготовленные при помощи одного и того же технологического процесса, отлича- ются как друг от друга, так и от заданного значения по расчетам. Это объясняется рядом причин, связанных с процессом обработки металлов резанием. Избежать этих погрешностей нельзя, однако можно создать такие условия работы, чтобы эти погрешности были наименьшими и находились в пределах, предусмотренных допус- ком на обработку. Классификация и причины возникновения погрешно- стей. При выполнении любого технологического процесса на си- стему «станок – приспособление – инструмент – деталь» (си- стема СПИД) действует большое количество различных факторов, зависящих как от конструкции и состояния технологической систе- мы, так и от резания металлов. В процессе работы все указанные факторы непрерывно из- меняются и оказывают существенное влияние на достижение тре- буемой точности обработки. Основные причины, обуславливающие возникновение по- грешностей обработки: качество изготовления и состояние станков, инструментов и приспособлений; выбор технологических и измерительных баз; неточности статической и динамической настройки, кинемати- ческих и размерных целей; неточность методов и средств измерения; температурные деформации средств производства обрабаты- ваемых деталей; неточность установки инструментов и приспособлений; износ инструмента; упругие и пластические деформации технологической системы; 14 жесткость системы СПИД, т.е. способность технологической си- стемы сохранять неизменность режущих кромок инструмента в процессе обработки относительно обрабатываемой детали; качество заготовок, степени однородности материала и величи- ны колебаний припусков на обработку; квалификация и дисциплинированность исполнителей. Все погрешности обработки можно разделить на две основ- ные группы: 1. погрешности статической настройки системы СПИД; 2. погрешность динамической настройки системы СПИД. Погрешности статической настройки в основном зависят от качества и состояния средств производства. Погрешность динамической настройки системы СПИД зави- сит от жесткости технологической системы, состояния оборудова- ния и приспособлений, а так же от процесса резания металлов – качества обрабатываемого материала и инструментов, припусков на обработку, изменений усилий резания из-за пластических де- формаций при снятии стружки, тепловых явлений в системе СПИД и ряда других причин. В процессе механической обработки все указанные выше факторы изменяются и соответственно отражаются не только на физико-механическом состоянии системы СПИД, но и влияют на точность обработки. Чтобы обеспечить заданную точность при том или ином режиме обработки, надо знать суммарную погрешность и динамическую жесткость технологической системы. 2.1. Систематические, случайные и геометрические погрешности системы СПИД. При обработке единичной детали, а так же в мелкосерийном производстве учитывают только систематические погрешности сп , то есть закономерные погрешности, вызванные геометриче- скими неточностями станков гп , износом инструмента изн. , упру- гими деформациями системы СПИД , из-за центробежных сил ц б и другими факторами. При массовой обработке деталей необходимо учитывать случайные погрешности сл , которые происходят от неравномер- ной твердости обрабатываемого материала н.тв. , неточности из- мерений изм и другие. Итак, если систематические погрешности суммируются ал- гебраически, то случайные имеют зависимость: 15 ) ( ) ( 2 2 изм тв н сл . (2.1) Общая погрешность имеет вид: сл сп сум . (2.2) Суммарную погрешность для каждого вида механической обработки по выполняемому размеру подсчитывается отдельно. Геометрическая погрешность системы СПИД. При наличии оборудования, заготовок, инструмента основ- ной причиной образования погрешностей на обработанной детали являются режимы V, S и t. С увеличением режимов ростом растут погрешности. Поэтому определение режимов резания с учетом за- данной точности и жесткости системы СПИД представляет собой важную проблему в технологии машиностроения. Это особенно четко прослеживается при обработке на автоматизированных ли- ниях. В случае смещения центра задней бабки (рисунок 2.1), около нее снимается больше металла, чем у передней, отчего появляет- ся конусность детали, и диаметр обработанной детали изменяется по уравнению l fx d х 2 . (2.3) Рис. 2.1. Схема возникновения погрешности при смещении задней бабки Аналогично появляется отклонение от заданного размера в случае смещения оси центра задней бабки в вертикальной плоско- сти. При биении оси шпинделя станка и центра задней бабки появ- ляется погрешность в виде конусности и овальности. 2.2 . Качество обработанной поверхности. Δ d 2х О 2 О 1 х l f 16 Качество механически обработанной поверхности характе- ризуется шероховатостью, наклепом, внутренними или остаточны- ми напряжениями, термическими и химико-термическими свой- ствами поверхностного слоя металла, получаемыми вследствие закалки, цементации, азотирования, хромирования и точностью формы обработанных заготовок (микрогеометрией) [1, 2]. Шероховатость поверхности. После механической обработки на поверхности детали остаются следы в виде неровностей, как в направлении главного рабочего движения, так и в направлении подачи. В результате по- лучается шероховатость, характеристика которой зависит от мно- гих факторов, основными из них являются: свойства обрабатыва- емого материала, режимы резания, геометрические показатели режущего инструмента, состояния рабочих кромок. Высокая точность размеров, как правило, требует высокой степени шероховатости поверхности. Стоимость изготовления де- талей находится в некоторой пропорциональной зависимости от качества их изготовления. Так, например, затраты труда на изго- товление деталей 6-го квалитета точности с высотой неровностей 6,3 мкм в 4…5 раз больше, чем при изготовлении деталей по 12-му квалитету точности и имеющих высоту неровностей 20 мкм. Правильное назначение шероховатости поверхности, со- ответствующей условиям работы детали, имеет огромное значение. Впервые стандарт на чистоту (шероховатость) поверхности был создан в СССР в 1945 году. В 1951 году он был несколько из- менен, а в 1959 году улучшен. По стандартам ГОСТ 2789-73, ГОСТ 2.309-73 для всех от- раслей машиностроительной промышленности шероховатость по- верхности определяется одним из следующих параметров (рису- нок 2.2): 1. R а – средне арифметическое отклонение профиля, 2. R z – высота неровностей профиля в 10-ти точках, 3. R max – наибольшая высота неровностей профиля, 4. S m – средний шаг неровностей, 5. S - средний шаг неровностей по вертикали, 6. T p – относительная опорная длина профиля. 17 Рис. 2.2. Параметры шероховатости Среднее арифметическое отклонение профиля R a опреде- ляется по известной формуле: n i i n a y n n y y y R 1 2 1 1 . (2.4) Высота неровностей R z определяется как среднее расстоя- ние между находящимися в пределах базовой длины пятью высо- тами впадин и выступов на кривой неровностей поверхности 5 1 5 1 min max 5 1 i i i i z h h R . (2.5) Установлено восемь значений базовых длин (L) из ряда: 0,01; 0,08; 0,25; 0.80; 2.5; 8; 25 мм. В стандарте дополнительно установлены требования к направлению неровностей поверхностей с указанием на чертеже. В настоящее время в соответствии с изменением № 3 ГОСТ 2.309 – 73 принято полное обозначение шероховатости, показан- ное на рисунке 2.3. В таблице 2.1 приведены упрощенные (общепринятые) спо- собы обозначения шероховатости по различным стандартам, су- ществующим в промышленности с 1959 года и их принятое соот- ветствие между собой для производства кузнечно-штамповочного оборудования и штамповой оснастки. Приведены возможные спо- собы получения данных шероховатостей. S i S m линия выступов L линия выступов R max 18 Рис. 2.3. Изображение знака обработки Приборы для оценки шероховатости поверхности. Для определения шероховатости получили применение сле- дующие методы: 1. Метод измерения микронеровностей с помощью профи- лометров (профилографов, если необходима «картинка» профи- ля); 2. Оптический метод измерения профиля поверхности, например, с помощью микроскопа и микроинтерферометра Лин- нинка; 3. Метод сравнения поверхности контролируемой стальной или чугунной детали с образцами частоты поверхности. В цеховых условиях для наиболее быстрого контроля обра- ботанной поверхности применяют специальные эталоны чистоты, которые изготовляют по наибольшему пределу высоты неровно- стей для данного класса чистоты по стандарту. Метод этот субъек- тивен и может вызвать разногласия, особенно для точно обрабо- танных поверхностей. Для определения шероховатости поверхности, особенно в труднодоступных местах, применяют метод снятия слепков. При- меняют целлулоид, натуральный воск, парафин, легкие сплавы. Результаты по статистике занижены на 3…5 %. На практике не всегда требуется высокая точность обработ- ки всех поверхностей детали. Взаимозаменяемость и качество работы машины не снижается, если не будет обработана нерабо- чая поверхность (ручки рычагов, нерабочие поверхности валов). Таблица 2.1 Полка знака Способы обработки поверхности и (или) другие дополнительные указания Базовая длина по ГОСТ 2789-73 Параметр (параметры) шерохо- ватости по ГОСТ 2789-73 Условное обозначение направления неровностей 19 Таблица замены обозначения шероховатости поверхности Базо- вая длина L , мм Обозначение шероховатости по Вид обработки ГОСТ 2789 - 59 ГОСТ 2789 - 73 Изм. № 1 ГОСТ 2789 - 73* Изм. № 3 ГОСТ 2.309 - 73* – Прокат, отливки, поковки, штамповки 8,0 500 500 z R 800 z R 800 z R Кислородная и плазменно-дуговая резка 8,0 1 320 z R 400 z R 400 z R Резка на ножницах и пилах, вырубка и пробивка 8,0 1 2 3 320 z R 160 z R 80 z R 50 25 5 , 12 50 a R 25 a R 5 , 12 a R Зачистка резцом, фрезой. Грубое сверление, строгание, расточ- ка, точение, фрезе- рование 2,5 4 5 40 z R 20 z R 3 , 6 2 , 3 3 , 6 a R 2 , 3 a R Чистовое сверле- ние, строгание, рас- точка, точение, фрезерование 0,8 6 7 8 5 , 2 25 , 1 63 , 0 6 , 1 8 , 0 4 , 0 6 , 1 a R 8 , 0 a R 4 , 0 a R Тонкое строгание, расточка, точение, фрезерование. Чистовое шлифо- вание. Обычное полирова- ние 0,25 9 10 11 12 32 , 0 16 , 0 08 , 0 04 , 0 2 , 0 1 , 0 05 , 0 025 , 0 2 , 0 a R 1 , 0 a R 05 , 0 a R 025 , 0 a R Тонкое шлифова- ние и полирование, среднее хонингова- ние, лаппингование 0,08 13 14 02 , 0 01 , 0 012 , 0 012 , 0 a R Тонкое хонингова- ние, лаппингование, суперфиниширова- ние 20 Точная обработка всегда необходима для сопрягаемых по- верхностей. Длительность сохранения эксплуатационных качеств машины зависит от вида посадок и качеством их сопряжений. Из- вестно, что работоспособность или надежность заданной посадки непосредственно связана с величиной шероховатостей обрабо- танной поверхности. Интенсивный износ деталей наблюдается главным образом в начальный период работы трущихся поверхностей, когда в со- прикосновении находятся наиболее выступающие остроконечные вершины, дающие наименьшую площадь фактического контакта. Шероховатость поверхности зависит от многих условий об- работки и мало зависит от класса точности и размеров детали. Влияние условий обработки на шероховатость по- верхности. Основные факторы механической обработки, влияющие на шероховатость – геометрические данные инструмента и состояние рабочих кромок, качество обрабатываемых материалов, смазочно- охлаждающих жидкостей и влияние вибраций технологической си- стемы СПИД. Влияние скорости резания. Шероховатость обработанной поверхности в значительной степени связаны с процессом образо- вания стружки и, прежде всего с образованием нароста. В зоне малых скоростей, когда нарост не образуется, шероховатости ма- лы. В зоне скорости 60...80 м/мин наросты не образуются и шеро- ховатость наименьшая. Дальнейшее увеличение скорости резания вызывает увеличение температуры, увеличение деформации, и как следствие шероховатость увеличивается. Еще большее уве- личение скорости создает условие, когда глубина пластической деформации невелика, так как температура распространяется вглубь, следовательно, шероховатость меньше. Повышение ско- рости при обработке хрупких деталей уменьшает шероховатость. Таким образом, оптимальные скорости лежат в интервале от 75 м/мин и выше. Влияние подачи. Наиболее целесообразной величиной по- дачи при отделочном течении обыкновенными резцами, обеспе- чивающей наименьшую шероховатость поверхности при получе- нии высокой производительности следует принимать 0,05…0,12 мм/об. Глубина резания мало влияет на шероховатость и практиче- ски ее можно не увеличивать 21 Смазочно-охлаждающая жидкость (СОЖ) (принято другое название – смазочно-охлаждающие технологические жидкости (СОТС)) – оказывает положительное влияние на шероховатость поверхности. Охлаждают водным раствором соды. Для чугуна применяют керосин. Минеральные масла с содержанием серы 1,2…1,5% при сверлении, протягивании, развертывании. Влияние шероховатости поверхности на эксплуата- ционные свойства деталей машин. Шероховатость вызывает, прежде всего, препятствие взаим- ному перемещению деталей и является одной из главных причин возникновения сил трения. Например, в металлорежущих станках на трение расходуется 25% затраченной энергии. Исследования показали, что снижение прочности деталей с различной шерохова- тостью поверхности по сравнению с полированными в условиях закономерной нагрузки для стальных деталей достигает 40…50%. Поверхностные риски являются концентраторами напряжений (приводят к возникновению микротрещин). Особенно существенное влияние на надежность и долговеч- ность машин оказывают отделочные операции – обкатка роликом, дробеструйная обработка, термическая и другие виды обработки. |