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.
|
|
3. ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ, БАЗЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ. Одним из основных показателей качества машин, механиз- мов и деталей является технологичность их конструкций [1, 2, 4]. Технологичность конструкции представляет собой такое по- нятие, когда обеспечиваются минимальные: трудоемкость изготовления; материалоемкость; себестоимость. Однако трудоемкость и материалоемкость изготовления ма- шин зависит не только от ее конструкции, но и в значительной сте- пени от выбранного технологического процесса, его оснащенности и режимов обработки. Таким образом, технологичность конструк- ции зависит от вида производства и масштаба выпуска и типа из- делия, его служебного назначения, уровня рациональных методов изготовления, организации производства. Технологичная конструкция изделия и деталей должна предусматривать: 1) максимально широкое использование унифицированных сборочных единиц, стандартизированных и нормализованных де- талей; 2) возможно меньшее количество деталей оригинальной конструкции; 3) возможно большую повторяемость одноименных деталей в конструкции; 4) создание деталей наиболее рациональной формы с лег- кодоступными для обработки поверхностями; 5) детали должны обладать достаточной жесткостью (для интенсификации процесса обработки); 6) наличие на детали удобных базирующих поверхностей; 7) рациональный способ получения заготовок для деталей наиболее близкими по форме и размерам к готовым деталям (ко- эффициент использования материала растет, трудоемкость сни- жается); 8) полное устранение или возможно меньшее применение слесарно-пригоночных работ при сборке (в идеале – полная взаи- мозаменяемость автоматического сборочного процесса); 9) упрощение сборки, параллельная сборка целого агрега- та. Технологичность конструкции применительно к машине ха- рактеризуется двумя группами показателей [5]. 23 К первой группе относятся показатели эксплуатационных качеств машины, то есть производительность, надежность, долго- вечность, функциональное соответствие и ремонтопригодность. Эксплуатационная надежность машины является одним из основных количественных критериев ее качества. Значение надежности можно характеризовать коэффициен- том работоспособности пр бр бр p t t t k , (3.1) где бр t - время безотказной работы; пр t - время простоев машины из-за плановых ремонтов, наладки, аварийных остановок, ремонтов. Долговечностью называют время, в течение которого ма- шина в нормальных условиях эксплуатации выполняет свои слу- жебные функции до предельного износа, то есть до первого капи- тального ремонта или замены новой. Под ремонтной пригодностью машин или узла понимают свойства изделия, заключающиеся в его приспособленности к пре- дупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправно- стей путем проведения технического обслуживания и ремонтов. Количественными показателями ремонтопригодности маши- ны служит среднее время восстановления машины со средней стоимостью технического обслуживания (они меньше). Качественно ремонтопригодность узла может оценивать по следующим особенностям: 1) конструктивная законченность и достаточно легкая отде- лимость агрегата, узлов, деталей (для организации ремонта); 2) несложность проведения регулировочных работ, то есть, чем конструкция технологичнее, тем выше ее ремонтопригодность; 3) система материально-технического обслуживания экс- плуатации и ремонта; 4) ограничение типоразмеров крепежных изделий; 5) широкое использование стандартизированных и нор- мальных изделий; 6) возможность применения прогрессивных методов вос- становления изношенных деталей. Ко второй группе критериев оценки технологичности ма- шины относятся показатели экономичности производства машин: металлоемкость; 24 трудоемкость; общие затраты на изготовление машины. Различают конструктивную и технологическую металлоем- кость. Конструктивная металлоемкость оценивается отношени- ем веса машины к мощности ее привоза или по другому основному параметру технической характеристики. Показателем технической металлоемкости служит коэффициент использования металла и k по отношению к виду детали: загот дет и G G k , (3.2) где дет G - масса детали; заг G - масса заготовки. При оценке технологичности конструкции машины или ее уз- лов и деталей следует учитывать следующее: 1) форма деталей должна способствовать применению про- грессивных методов производства заготовок с наименьшими при- пусками и минимальным числом обрабатываемых поверхностей; 2) наименьшее число наименований материалов, применя- емых в конструкциях машины; 3) наименьшая масса деталей и машины в целом; 4) взаимозаменяемость деталей и узлов с оптимальными значениями полей допусков; 5) доступность обрабатываемых поверхностей для регули- рующего инструмента, а также для наблюдения и контроля в про- цессе обработки; 6) целесообразная система точности и шероховатости об- рабатываемой поверхности, отвечающая требованиям эксплуата- ции; 7) наличие у деталей достаточной жесткости, обеспечива- ющей устойчивость при обработке без вибрации. Несколько слов об унификации – она способствует повыше- нию серийности производства, уменьшает объем проектных работ, обеспечивает использование стандартных приспособлений и ин- струментов, сокращает применение специальных. Для оценки сте- пени унификации конструкции пользуются коэффициентом: 0 n n n k y y u , (3.3) где y n - число унифицированных и стандартных деталей; 25 0 n - число оригинальных деталей. Чем больше u k , тем технологичнее конструкция. Понятие технологичность – относительно. Ранее не техно- логичная конструкция может стать технологичной на новой ступе- ни развития техники. Улучшением технологические конструкции можно добиться снижение трудоемкости на 10…25 %, а себестои- мости – на 5…10 %. Понятие о базах и их классификация. Базами называются исходные поверхности, линии или точки, определяющие положение заготовки в процессе ее обработки на станке или готовой детали в собранной машине [1, 2]. Число и положение базирующих поверхностей, линий и то- чек должно быть выбрано так, чтобы создать достаточную и надежную установку обрабатываемой детали относительно направления движения режущих инструментов. Это можно до- стичь, если связать все шесть степеней свободы обрабатываемой детали (три поступательных и три вращательных). Правильное базирование и закрепление деталей при обра- ботке и сборке оказывает существенное влияние на качество ра- боты машины и на точность при механической обработке деталей. Классификация баз. На рисунке 3.1 приведена общепринятая классификация баз используемых в машиностроении. Рис. 3.1. Классификация баз Базы Конструкторские Сборочные Технологические Измерительные Опорные Проверочные Исходные Установочные Условные Реальные Черновые Промежуточные Окончательные Основные Вспомогательные 26 Конструкторские базы. Конструкторскими базами называют совокупность поверхностей, линий или точек, посредством которых определяется расчетное положение детали относительно других деталей изделия. За конструкторскую базу часто принимаются не материальные, а геометрические элементы деталей машин (осе- вые линии отверстий и валов, оси симметрии, биссектрисы углов, радиусы). Размеры, связывающие рассматриваемую поверхность, ли- нию или точку с ее конструкторскими базами, называются кон- струкционными. Пример показан на рисунке 3.2. Поверхность А серьги явля- ется конструкторской базой поверхности Б (и наоборот). Ось от- верстия О 1 О 1 является конструкторской базой второго отверстия (и наоборот). Поверхность В предназначается для фиксации детали в приспособлении. Рис. 3.2. Базирование детали типа серьга Сборочные базы. Сборочными базами являются обработан- ные поверхности (совокупность реальных поверхностей), опреде- ляющие фактическое положение детали в изделии. Сборку изде- лия обычно проводят сопрягая сборочные базы его элементов друг с другом без всякой выверки. В отдельных случаях сборки элемен- тов изделия проводится с выверкой их взаимного положения по проверочным сборочным базам. После этого происходит фиксация элементов изделия тем или иным способом. Таким образом, сбо- рочные базы могут быть опорные и проверочные. Сборочная база называется опорной, когда составляющие ее базирующие поверхности служат для проверки положения де- тали по отношению к другим деталям собираемого изделия. Проверочная сборочная база может быть реальной и услов- ной, то есть она может быть образована из материальных поверх- ностей и отдельных геометрических элементов (осевые линии, биссектрисы углов). О 1 О 1 О 2 О 2 1 2 Н L Пов. А Пов. Б Пов. В 27 Технологические базы. Технологические базы используются в процессе механической обработки детали. Технологические базы подразделяются на исходные, установочные. Исходная база – это поверхность, линия или точка, относи- тельно которой на операционном эскизе координируется положе- ние обрабатываемой поверхности. Размер, которым определяется это положение, называется исходным. Пример показан на рисунке 3.2. Выдерживается размер Н, заданный от поверхности А, являющейся исходной базой обраба- тываемой поверхности Б. При обработке отверстия 2 выдержива- ется исходный размер L, заданный от оси О 1 О 1 обработанного от- верстия 1. В этом случае ось О 1 О 1 служит исходной базой. Установочные технологические базы. Установочными ба- зами называют такие поверхности детали, которыми деталь уста- навливается для обработки в определенном положении относи- тельно станка (или приспособления) и режущего инструмента. Установочной базой следует считать каждую поверхность детали, которой она соприкасается с установочными поверхностями при- способления. Благодаря контакту с установочными поверхностями приспособления деталь фиксируется в строго определенном по- ложении относительно станка и инструмента. На операционном эскизе для каждой установочной базы изображаются применяемые для ее установки установочные эле- менты, обозначаемые соответствующими значками по ГОСТ 3.1107 (таблица 3.1). Из примера на рисунке 3.2 видно, что при обработке отвер- стия 2 деталь устанавливается тремя установочными базами – плоскостью А, отверстием 1 и наружной поверхностью В, при этом базы 1 и А – неподвижные, а база В – регулируемая. На рассмотренных примерах видно, что деталь для обработ- ки может устанавливаться одной, двумя, тремя базами. Чаще все- го установка производится группой установочных баз. В свою очередь по месту положения установочных баз в технологическом процессе их делят на черновые (предваритель- ные), промежуточные и окончательные. Черновые базы используют на первых операциях обработки, когда никаких обработанных поверхностей на заготовке еще нет. Они служат для создания промежуточных установочных баз, а ча- сто сразу и окончательных, используемых для завершения обра- ботки. В общем случае используются последовательно все три указанные разновидности установочных баз. Нередки, однако, случаи использование только черновых и окончательных баз. 28 Таблица 3.1 Условные обозначения элементов крепления заготовок на станке Тип установочного эле- мента Условное обозначение Вид спереди Вид сверху Опоры регулируемые, самоустанавливающиеся, подводимые, одиночные Опоры сблокированные Опоры призматического типа Опоры плавающие Патроны 2-х, 3-х, 4-х ку- лачковые, цанговые, оправки разжимные Патроны поводковые Люнеты подвижные Центры гладкие Центры вращающиеся Зажим гидравлический Зажим пневматический Зажим магнитный и элек- тромагнитный 29 Например, при обработке на автоматических линиях в так называемых приспособлениях-спутниках вся обработка может быть завершена при одной установке заготовки. Здесь часто ис- пользуются только черновые установочные базы (обработка на аг- регатных станках, токарных многошпиндельных автоматах и полу- автоматах, станках с числовым программным управлением (ЧПУ)). Черновая установочная база может быть принята только для одной установки, так как повторное ее использование нарушает взаимное расположение обрабатываемых поверхностей. Исключения: для заготовок, полученным методом точного литья и штамповки, это правило не является обязательным; при неточной обработке допустимо повторное применение черновых баз в однотипном приспособлении с обеспечением кон- такта установочных элементов с базовыми поверхностями заго- товки в тех же точках. Основные и вспомогательные установочные базы. Установочные базы делятся на основные и вспомогатель- ные. Основные базы – это те поверхности, которые предусмотре- ны конструкцией детали и выполняют определенную роль при ее работе в изделии, а также служат для установки детали при обра- ботке и сопрягаются с другой деталью, совместно работающей в собранной машине. Например, при нарезании зуба отверстия колеса является основной установочной базой, так как поверхность отверстия со- прикасается с валом и на работу колеса оказывает влияние вза- имное расположение оси отверстия и оси основной окружности зубчатого венца колеса. Вспомогательные базы – это поверхности, искусственно со- здаваемые на детали из технологических соображений. Для рабо- ты детали в изделии эти поверхности не нужны и после заверше- ния обработки при необходимости могут быть удалены. Возмож- ность создания вспомогательных установочных баз должна быть предусмотрена и оговорена в конструкции детали. Например, центровые отверстия, используемые для уста- новки деталей типа валов при их обработке, центрирующие пояски на юбке поршня, торец поршня, приливы на заготовках для удоб- ства установки и закрепления, технологические бобышки на заго- товках турбинных лопаток. 30 Измерительные базы. Измерительная база – это поверхность, линия или точка по- верхности, относительно которой измерением проверяют положе- ние обработанной поверхности, т.е. проверяют исходный размер. Обычно измерительная база совпадает с исходной базой. Так, на основании обработки поверхности Б (см. рисунок 3.2) из- мерение размера Н до обработанной поверхности Б производится от плоскости А, которая одновременно является и исходной изме- рительной базой. На операции обработки отверстия 2 исходной базой служит ось О 1 О 1 отверстия 1, но она не является измери- тельной базой, так как от нее нельзя проверить размер L (прове- ряют косвенным путем). Выбор баз. При проектировании технологических процессов большое значение имеет выбор баз. Схемы простановки размеров при назначении конструктив- ной базы в значительной степени предопределяет последователь- ность обработки и выбор установочных баз, режущего инструмен- та, конструкции приспособлений и возможность выполнения опе- рации на станке. Это влияет на надежность обеспечения заданной точности и производительности обработки. Обычно схемы простановки размеров бывают не равномер- ными в технологическом отношении. Поэтому при выборе базы, прежде всего, следует иметь в виду технологичность конструкции ( на обработку детали должно затрачиваться меньше времени и деталь изготавливаться в простых приспособлениях, а заданная точность обеспечиваться просто и надежно). При разработке технологического процесса выбирают ис- ходные, установочные и измерительные базы для каждой опера- ции. Неправильный выбор баз проводит часто к усложнению кон- струкций приспособлений появлению брака по известным причи- нам увеличением вспомогательного времени на установку и сня- тие детали. Обработку заготовок обычно начинают с создания устано- вочных баз. На первой операции в качестве установочной базы обычно принимают необработанную поверхность – черновую базу. Нежелательно принимать каждую черновую поверхность де- тали в качестве черновой базы, а надо только ту, которая в даль- нейшем не подлежит обработки и является достаточно чистой, гладкой и ровной. Выбранная черновая база должна обеспечивать, в возможной степени, равномерное снятие припуска при последу- 31 ющей обработке поверхностей с базированием на обработанную установочную поверхность и наиболее точное взаимное положе- ние обработанных и необработанных поверхностей детали. Принцип постоянства и совмещение баз. Принцип постоянства базы. Если все операции выполняются при одной и той же базе, то используется принцип постоянства базы. Наибольший эффект принципа постоянства базы достигается при обработке деталей с концентрично расположенными поверхностями (валы - централь- ные отверстия). Принцип постоянства базы принимается иногда при обра- ботке корпусных деталей (на автоматических линиях). Использо- вание в этом случае принципа постоянства базы позволяет уни- фицировать приспособления. В производстве широко ассортимента деталей не всегда удается применить принцип постоянства базы. Иногда одни и те же установочные базы можно использовать на нескольких опера- циях. Принцип совмещения баз. При выборе как установочных, так и исходных баз руковод- ствуются принципом совмещения баз. Этот принцип состоит в том, чтобы в качестве технологических баз (исходной, установочной и измерительной) использовать конструкторскую базу. Часто совмещают все четыре базы – конструкторскую и три технологические, то есть строят операцию, полностью отвечаю- щую требованиям и принципам совмещения баз. Иногда встречаются случаи, когда по тем или иным причи- нам делают отступление от принципа совмещения баз. Например, когда: Исходная база не совмещена с конструкторской базой. Установочная база не совмещена с исходной базой. При не совмещении баз возникает погрешность. Такая по- грешность не связана с процессами обработки, установки или кон- троля, а зависит только от выбора баз. Принципы совмещения и постоянства баз совпадают в тех случаях, когда выдерживаемые размеры проставлены от одной достаточно устойчивой измерительной базы. |