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.
|
|
Общие вопросы проектирования. Проектирование технологических процессов технологиче- ской обработки деталей включает решение следующих основных вопросов: 1) установление вида (типа) производства и организацион- ной формы выполнения технологического процесса; 2) определение величины партии деталей, запускаемых в производство одновременно, для серийного производства и опре- деление величины такта выпуска - для поточного производства; 61 3) выбор вида заготовки и определение ее размеров; 4) установление имени и метода механической обработки поверхностей деталей с указанием последовательности техноло- гических операций; 5) выбор типов и определение технических характеристик станочного оборудования, приспособлений, режущего и измери- тельного инструмента, а также определение их количества, по- требного для выполнения намеченной обработки; 6) определение размеров обрабатываемых поверхностей деталей; 7) определение режимов работы на выбранных станках по каждой операции; 8) определение нормы (выработки) времени на обработку по каждой операции; 9) определение квалификации работы; 10) оценка технико-экономической эффективности спроек- тированного технологического процесса; 11) оформление документации технологического процесса. Для серийного и массового производства технологические процессы разрабатываются подробно. В единичном производстве технологические процессы подробно не разрабатываются, состав- ляется маршрут операций с указанием последовательности опе- раций, оборудования, приспособлений, инструмента и приближен- ное суммарное время, необходимое на обработку. Установление плана и метода обработки. Установление плана и метода обработки имеет цель обес- печить наиболее рациональный процесс обработки детали. В плане указывается последовательность выполнения технологиче- ских операций и по каждой операции устанавливается метод обра- ботки, используемое оборудование, применяемое приспособле- ние, нормы времени, квалификация работы. План должен предусматривать расчленение технологическо- го процесса обработки детали на составные части: установка, опе- рации, позиции, переходы, ходы, иногда и приемы. В крупносерийном и массовом производстве технологиче- ский процесс может осуществляться по одному из двух принципов: по принципу дифференциации на элементарные операции или по принципу концентрации операций. Второй принцип в массовом и крупносерийном производстве дает бóльшую эффективность. 62 При установлении последовательности операций следует руководствоваться следующим: 1) В первую очередь необходимо обрабатывать те поверх- ности детали, которые являются базами при дальнейшей обработ- ке. Затем следует обрабатывать те поверхности, с которых снима- ется наибольший слой металла, так как при этом легче обнаружить дефекты заготовки. 2) Операции, где существует вероятность брака из-за де- фекта заготовки или сложности механической обработки должны выполняться в начале процесса. 3) Далее последовательность устанавливается в зависимо- сти от требуемой точности – чем точнее должна быть поверхность, тем позднее эту поверхность обрабатывают. 4) Совмещение черновой и чистовой обработки на одном станке может привести к снижению точности обработанной по- верхности, т.к. сильное влияние сил резания и сил зажатия при черновой обработке вызывает большой износ деталей станка (по- является погрешность в сопряжении деталей станка). 5.3 . Типизация технологических процессов. Для обработки одной и той же детали можно построить раз- личные варианты технологического процесса и применить различ- ные методы обработки [1, 2]. Выбор того или иного варианта зави- сит, прежде всего, от размеров производственной программы вы- пуска деталей, формы организации производства, производствен- ных условий. Но даже при одинаковых условиях и программы вы- пуска технологические процессы часто отличаются один от другого и поставленные задачи решаются по разному в зависимости от установившихся приемов и квалификации обслуживающего персо- нала. К тому же методы обработки деталей разнообразны. С учетом всего перечисленного разработка технологического процесса требует больших затрат времени, при этом следует учесть, что в настоящее время только в нашей стране, по послед- ним данным ежегодно обновляется не более 15…20 % всех выпус- каемых изделий. С одной стороны научно – технический прогресс требует выпуск более совершенных машин с точки зрения произ- водительности, материалоемкости, экономичности, удобства в эксплуатации, надежности и ремонтопригодности. С другой сторо- ны производство более сложных машин требует разработки новых технологических процессов с применением современных металло- режущих станков прогрессивного инструмента, а это требует еще 63 больших затрат времени на подготовку производства. В то же вре- мя срок на подготовку производства строго лимитирован объек- тивными причинами. Увеличивать промежуток времени от созда- ния конструктором нового изделия до воплощения его в металле и передаче потребителю тоже непозволительная роскошь, так как в настоящее время наука и техника настолько интенсивно развива- ется, что изделия может к моменту передачи потребителю мо- рально устареть. В результате с одной стороны требуются выпускать более совершенные машины, что влечет за собой увеличение времени проектирования технологических процессов и подготовки произ- водства. С другой стороны – увеличение указанного периода вре- мени приводит к тому, что изделия к моменту передачи потреби- телю может морально устареть. Для решения данной проблемы необходимо значительно упростить и ускорить разработку технологических процессов может типизация, под которой понимается создание типовых процессов для определенной группы деталей. Понятие типизации. Типизацией технологических процес- сов называется такое направление в деле изучения и построения технологического процесса, которое заключается в классификации деталей машин и в комплексном решении задач, возникающих при осуществлении процесса обработки деталей каждой классифика- ционной группы. Типизация технологических процессов базируется на классификации деталей. Классификация деталей. Основными обрабатываемыми поверхностями деталей ма- шин являются наружные и внутренние поверхности тел вращения, плоские, резьбовые, зубчатые и сложные поверхности (рисунок 5.1). Обработка указанных поверхностей, как правило, регламен- тирована определенными методами и способами их изготовления, для этого детали группируются по конструктивным признакам, размерностям, массе и общности технологического процесса их изготовления на классы, характеризующие технологическую клас- сификацию. Основоположником классификации деталей по конструктив- но-технологическим признакам является профессор Соколовский А.П.. По его классификации все детали сгруппированы в 15 клас- сов. Давая такую классификацию, Соколовский А.П. исходил из положений, согласно которым технологический процесс опреде- 64 ляют форма и размеры деталей, точность и качество обработки поверхности, материал детали, программа выпуска и характер производства. Обрабатываемые поверхности Охватывающие (валы, выступы, плоскости) Охватываемые (отверстия, пазы) Поверхности вращения Винтовые поверхности Зубчатые поверхности Ц и л ин д р ич ес ки е К они че ск ие Сфе р ич ес ки е Э л л ипс ои д ны е Ги пе рб ол ои д ны е П ар аб о л о ид ны е П ро чи е В инт овые кан авк и Р ез ьбы Ч ер вяк и ц ил ин д р ич ес ки е Ч ер вяк и г л об о и д ны е Гел ик о и д ы Р ей ки Ц и л ин д р ич ес ки е К они че ск ие За ц еп л ени е Но ви ков а Ч ер вяч ны е Х ра повые Зве зд о чк и Шл иц евые П рямо уг о л ьны е Т ра пец е ид ал ьны е У гл о вы е Р а д иу сны е «Л ас точ ки н х вос т» Т -об ра зны е Фас онны е Ме тр ич ес ки е Т ру б ны е Т ру б ны е к они че ск ие Дю й мо вы е кони че ск ие Т ра пец е ид ал ьны е Спец иа л ьны е А рх им ед овы Э вол ьв ентны е К онв ол ю тны е П рямо й Нак л онны й Открытые Полуот- крытые (под кон- цевую фрезу) Полуот- крытые (под дис- ковую фрезу) Закрытые (под кон- цевую фрезу) Закрытые (под дис- ковую фрезу) Закрытые с прямым углом 65 Рис. 5.1. Классификация элементарных обрабатываемых поверх- ностей по геометрическим и конструктивным признакам Кроме указанной классификации для деталей весом до 10 тонн (в тяжелом машиностроении) профессором Демьянюком Ф. С. в качестве факторов, определяющих технологический процесс, бе- рется размерность детали, объем выпуска, способ получения заго- товок, форма детали. Считая основой форму детали и идентич- ность процессов изготовления, он рекомендует классификацию из 7 классов. Несколько иной подход к классификации деталей предложен профессором Малкиным Ф. Я., который за основу технологической классификации принимает регламентирование вида, качества и чередования технологических баз при обработке деталей установ- ленных форм и размеров, а также увязанием выбора баз с одно- типностью форм и размеров обрабатываемых деталей. Такая классификация состоит из 5 классов. Эти три различных подхода к классификации деталей в ма- шиностроении, последуют цель как-то объединить детали либо по конструктивным, либо по технологическим признакам. Детали каждого класса разбивается на группы, подгруппы и типы в соответствии с наиболее отличительными особенностями формы и размеров, получая, таким образом, совокупность деталей все более близких между собой и схожих по технологическим при- знакам, то есть являющихся типовыми. Классификация штампов [6]. 1. По назначению: штампы для холодной листовой штамповки; штампы для холодной объёмной штамповки; штампы для горячей объёмной штамповки. 2. По технологическому признаку: штампы для разделительных операций; штампы для формоизменяющих операций. 3. По способу совмещений операций: штампы однооперационные; штампы многооперационные. 4. По конструктивно-инструментальным признакам: мелкие (до 150 кг); 66 средние (до 1500 кг); крупные (до 8000 кг); особокрупные (свыше 8000 кг). Штампы для разделительных операций холодной листовой штамповки делятся на: вырубные, пробивные. Вырубные штампы, в свою очередь, делятся на: штампы открытого типа, штампы закрытого типа. Штампы для вытяжки делятся на две основные группы: 1. для первой операции вытяжки; 2. для второй и последующих операций вытяжки. Кроме того, штампы могут быть: с прижимным устройством, без прижимного устройства. Вытяжные штампы с прижимным устройством можно раз- бить на четыре группы: 1. С пружинным прижимным устройством верхней или ниж- ней части. 2. С эластичным (резиновым или полиуретановым) буфе- ром. 3. С пневматическим прижимным устройством (пневматиче- ской подушкой). 4. С жестким прижимным устройством для прессов двойного действия. Комбинированные штампы. С целью снижения трудоёмкости и удешевления процесса штамповки стали применять комбинированную штамповку. При комбинированной штамповке ряд простых операций выполняется в одном штампе, совмещённого или последовательного действия. Изготовление деталей в штампах совмещённого действия, проис- ходит за один ход пресса без перемещения заготовки. Переходы (операции) размещают в направлении перемещения ползуна пресса, а заготовка деформируется последовательно по мере пе- ремещения верхней части штампа вниз. Штампы последовательного действия. Здесь деформация заготовки происходит за несколько ходов ползуна пресса, при этом заготовка перемещается в направлении перпендикулярном оси пресса. Пуансоны. 67 В штампах для холодной листовой штамповки применяются пуансоны различных типов: По форме: - круглые, - профильные; По устройству: - цельные, - составные; По способу крепления в верхней плите штампа: - неразборные, - быстросменные. Типовой технологический процесс. Для обработки таких типовых деталей и разрабатывают ти- повые технологические процессы. Под типовой деталью понимают совокупность деталей, име- ющих одинаковый план операции, осуществляемые в основном одинаковыми методами с использованием однородного образова- ния, приспособлений, инструмента. В этой технологической схоже- сти и заключается сущность типизации технологических процес- сов (ТТП). ТПП позволяет обобщить и привести в систему суще- ствующие техпроцессы, способствует внедрению рациональных методов обработки, сокращает время подготовки производства и ускоряет освоение новых машин, дает возможность использовать унифицированную технологическую оснастку и поточные методы производства, упрощает и ускоряет разработку новых технологи- ческих процессов. Детали машин подразделяются на классы по признаку схо- жести технологических процессов. Под классом понимают совокупность деталей, характеризу- емых общностью технологических задач, решаемых в условиях определенной конфигурации этих деталей. Детали могут быть разделены на следующие классы (в скобках шифр класса). 1. Цилиндрические детали вращения. Класс – Валы (В). Сюда входят: валы, валики, оси, штоки, цапфы, пальцы и т.д. Класс – Втулки (А). Сюда входят: втулки, вкладыши, буксы, гильзы и т.д. 2. Плоские детали вращения. Класс – Диски (Д) – кольца, диски, маховики, шкивы, фланцы. 3. Многоосные детали. Класс – эксцентричные детали (Э) – эксцентрики, коленча- тые валы и т.д. 4. Детали вращения с пересекающимися осями. Класс – крестовины (К) – крестовины, арматура рычаги. 68 Класс – рычаги (Р) – рычаги, шатуны, тяги серьги и т.д. 5. Плоскостные детали. Класс – плиты (П) – плиты, рамы, станины, столы, салазки, планки и т.п. Далее различают следующие классы: Стойки (С), Угольники (У), Бабки (Б), зубчатые колеса (З), фасонные кулачки (Ф), ходовые винты и червяки (Х), мелкие крепежные детали (М). В качестве примера приведем два типовых технологических процесса из разных областей машиностроения. 1. Первый пример. Изготовление коленчатого вала грузового автомобиля (класс эксцентричные детали). Технические условия на изготовление. Назначение – преобразование поступательного движения во вращательное движение. Нагрузки – кручение, изгиб, удар. По конструкции – относительно не жесткие, поэтому являют- ся многоопорными, количество опор зависит от числа цилиндров и длины. Точности диаметральных размеров поршневых и коренных шеек по 2…3 квалитету с чистотой поверхности R а = 0,2…0,4 мкм и выше. Овальность и конусность 0,010…0,005 мм. Допуск на радиус кривошипов – 0,05…0,15 мм (иначе в поршнях будет разная сте- пень сжатия). Твердость – HRC 62. Коленчатый вал контролирует согласно стандарту по 80…90 параметрам. Материал – Сталь 45, Сталь 45Х, Сталь 45Г2, Сталь 50Б, для тяжело нагруженных (дизелей) – Сталь 40ХНМА, Сталь 18ХНВА. Изготовление – ковка в закрытых штампах со специальными гибочными ручьями, чтобы не перерезать волокна. Обработка – основными базами является опорные поверх- ности его коренных шеек. Типовой технологический маршрут: 1) фрезерование торцов; 2) сверление центровых отверстий; 3) фрезерование технологических опорных баз на щеках (для обеспечения необходимой угловой координации 6-и цилин- дров над 120 0 ); 69 4) обтачивание концов вала и коренных шеек; 5) предварительное шлифование коренных шеек; 6) обтачивание противовесов и щек; 7) обтачивание шатунных шеек; 8) обработка поверхностей грязесборников, смазочных ка- налов, шпоночных пазов; 9) термообработка – закалка шеек; 10) окончательное шлифование конца вала, коренных шеек и фланца; 11) контроль. 2. Второй пример. Изготовление пуансонов и матриц для горячей штамповки в соответствии с приведенным вариантом исполнения, как показано на рисунке 5.2 и в таблице 5.1. Таблица 5.1 ТТП изготовления пуансона № Наименование операции 1 Токарная (обработка торцевой и наружной поверхности) 2 Слесарная (разметка и сверление от- верстия ø 30 мм с припуском под шлифование) 3 Строгальная (прострогать фасонное отверстие с припуском под шлифовку) 4 Фрезерная (обработка конической ча- сти) 5 Термическая (закалка) 6 Шлифовальная (обработать фасонное отверстие до требуемых размеров) 7 Контрольная Рис. 5.2. Пуансон 70 6. ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТЕЙ. 6.1. Наружные поверхности тел вращения. В машиностроении применяются гладкие, ступенчатые и фланцевые валы [1, 2]. Наиболее распространены – ступенчатые. Фланцевые валы используются главным образом в тяжелом ма- шиностроении, и, как правило, полые. Валы имеют шпоночные пазы, канавки, отверстия и резьбо- вые поверхности. Назначение их самое различное. В местах пере- хода ступеней часто делаются галтели, а на концах – фаски. Валы с соотношением длины к диаметру менее 1:15 относят к жестким валам, более данного соотношения – к нежестким. Особую группу составляют коленчатые и эксцентриковые ва- лы. Технические условия. Посадочные шейки выполняются по точности, начиная с 6-го квалитета точности, в редких случаях с 5-го. Овальность и конусность – не более 0,5 допуска на диаметр. Несоосность – 5…10 мкм. Осевое биение – не более 0.01 мм на максимальный диа- метр. Искривление оси вала – не более 0,03…0,05 мм на 1 м дли- ны. Шероховатость от R а = 0,4 мкм до R а = 0,025 мкм. Поверхность шеек часто подвергается закалке ТВЧ до HRC 45…50. |