Технология машиностроения. Курс лекций для студентов III курса направления подготовки 35. 03. 06 Агроинженерия В. В. Чекмарев фгбоу во Саратовский гау
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
Заготовки из серого или ковкого чугуна изготовляются в виде отливок. Стальные заготовки изготовляются из горячекатаного проката различных размеров и профиля либо из холоднотянутой стали. Для получения заготовок используются также ковка, штамповка или литье. Заготовки из цветных металлов и сплавов изготовляются из проката, отливаются или штампуются. Заготовки в виде отливок применяются для деталей сложной формы. Сварные заготовки используются при невозможности или экономической нецелесообразности изготовления цельных. Детали кабин тракторов и автомобилей, кожуха и т. п. изготовляются из листового материала холодной штамповкой с последующей сваркой. Разрезка проката на заготовки может производиться газопламенными резаками, на ленточных или дисковых пилах, приводных ножовках и пресс-ножницах, на токарных, револьверных и фрезерных станках. На фрикционных (беззубых) пилах разрезается профильный прокат, не имеющий большой сплошной площади сечения (уголки, двутавры, швеллеры). На круглых заготовках большого диаметра фрикционная пила обычно заклинивается. Применяются также отрезные станки с тонкими отрезными шлифовальными кругами. Профильный прокат (уголки, швеллеры и т. п.) может быть разрезан на пресс-ножницах методом рубки. Перед поступлением на механическую обработку исходные заготовки подвергаются очистке, правке и термической обработке в зависимости от методов их изготовления и предъявляемых требований. Отливки очищаются от формовочной 10 земли и стержней, затем удаляются литники, выпоры, отрезаются прибыли, за- чищаются заусенцы и случайные приливы. Очистка производится на стационарных и переносных шлифовально-обдирочных станках, зубилами, стальными щетками. Для механизации процесса очистки применяются дробеструйные установки, вращающиеся (галтовочные) барабаны. Заготовка, полученная горячей штамповкой, в месте разъема штампа обычно имеет облой, который обрезается или вырубается в штампах на обрезных кривошипных прессах. После обрезки производятся термическая обработка и правка в горячем или холодном состоянии. Термическая обработка с целью получения заданных микроструктуры и механических свойств включает нормализацию, улучшение и другие процессы. Штамповки очищаются от окалины и заусенцев дробеструйной обработкой, травлением, галтовкой во вращающихся барабанах. Для получения точных размеров некоторые штампованные заготовки проходят калибровку и чеканку в холодном или горячем состоянии. Перед этой операцией производятся отжиг или нормализация и очистка от окалины. На чеканку дается припуск от 0,2 до 0,8 мм на сторону в зависимости от площади чеканки. Длинные заготовки из проката правят вручную, на прессах или на специальных многороликовых правильно-калибровочных станках за 1—2 хода. 2.2. Исходные данные для выбора заготовки При выборе вида и метода изготовления заготовки учитываются конструкция и материал детали, ее форма и размеры, тип производства и имеющееся оборудование. Наиболее целесообразна исходная заготовка, требующая наименьших затрат при изготовлении детали с учетом всех технологических операций обработки и не- обходимого качества детали. Форма и размеры заготовки должны быть возможно близкими к форме и размерам готовой детали с тем, чтобы свести к минимуму механическую обработку. Отливки применяются при изготовлении фасонных деталей сложной формы из серого и ковкого чугуна, литой стали, бронзы, алюминиевых сплавов. Литьем получают заготовки блоков цилиндров, головок цилиндров, гильз, поршней, деталей карбюраторов, поршневых колец, корпусов коробок передач, картеров и т. п. Отливки изготовляются в песчаных, земляных и оболочковых формах, в металлических формах, литьем по выплавляемым моделям, центробежным способом и под давлением. При отливке автотракторных деталей обычно применяется машинная формовка по металлическим моделям или используются оболочковые формы. Прокат (в основном круглого сечения) служит для изготовления осей, валов, крепежных и других деталей. Прокат является также исходным материалом для по- ковок и штамповок. При достаточно большой программе могут быть использованы такие сложные виды прокатки, как периодическая и поперечно-винтовая. Свободная ковка производится на кузнечных молотах и гидравлических прессах. Свободной ковкой изготовляются заготовки для выполнения различных единичных заказов. В серийном и массовом производствах применение свободной ковки нерационально, так как производительность этого способа невелика, а припуски на обработку максимальные. Ковка в закрытых штампах (горячая штамповка) широко применяется в автотракторостроении для изготовления ответственных стальных деталей: шатунов, 11 шестерен, коленчатых и распределительных валов, клапанов и т. п. С помощью горячей штамповки можно получить заготовки с высокими механическими свойствами и с минимальными припусками на механическую обработку. Листовая холодная штамповка применяется для изготовления деталей кабин тракторов и автомобилей, баков, щитков. Из листа вырубают заготовки сегментов и вкладышей ножей сенокосилок и жаток зерноуборочных машин, звенья втулочно- роликовых цепей и т. п. 2.3. Припуски на механическую обработку Чтобы обеспечить возможность обработки поверхности детали снятием стружки, при назначении размеров заготовки учитывают припуски на обработку. Припуском называется слой металла, предусмотренный на заготовке и подлежащий удалению при механической обработке для получения готовой детали. Металл, оставленный в выемках, пазах и отверстиях отливок и поковок, образует напуск, также удаляемый при обработке. Величина припуска зависит от размеров детали, вида заготовки, материала и требуемой точности изготовления детали. Припуск должен быть минимальным, но достаточным для получения детали заданных размеров и качества. Различают общий и операционные припуски на обработку. Общим припуском называется слой металла, необходимый для выполнения всех технологических операций по обработке рассматриваемой поверхности; он представляет собой сумму операционных припусков и равен разности размеров исходной заготовки и готовой детали. Операционным припуском называется слой металла, предназначенный для снятия при выполнении одной технологической операции (перехода). Припуски могут быть симметричные и асимметричные. Симметричные назначаются для обработки наружных и внутренних поверхностей тел вращения, асимметричные — для обработки поверхностей призматических деталей. Различают также номинальный, минимальный и максимальный припуски. Минимальный припуск определяет минимально необходимую толщину слоя металла для выполнения данной операции и является исходной величиной при расчете припусков. 2.4. Методы определения припусков Припуск на обработку может быть определен расчетно-аналитическим или опытно-статистическим методом. При расчетно-аналитическом методе рассчитываются минимальные операционные припуски в соответствии с технологическим маршрутом обработки. Для определения минимального операционного припуска (на диаметр) для тел вращения (валы, отверстия) используется формула , где Rz i-1 - высота неровностей, образованных при выполнении пре- дыдущего технологического перехода или операции; Т i-1 - глубина дефектного слоя, образованного при предыдущем технологическом переходе или операции; 12 ρ i-1 — пространственная погрешность, образованная при выполнении предыдущего технологического перехода или операции; Δ yi —погрешность установки, образующаяся при выполнении данной технологической операции. Параметры ρ i-1 и Δ yi являются векторами, и при обработке цилиндрических поверхностей их направление заранее неизвестно. В связи с этим они рассматриваются как случайные величины, и их суммарное влияние вычисляется с учетом вероятностного характера. Для одностороннего припуска (плоская поверхность) минимальный операционный припуск определяется по формуле Здесь учтена возможность определения направлений векторов p i-1 иΔ yi , которые при расчете вводятся в формулу с соответствующим знаком. Значение высоты не- ровностей Rz i-1 устанавливается с учетом вида и метода выполнения предыдущей операции. Дефектным слоем считают поверхностный слой металла, у которого структура, химический состав, механические свойства, поверхностные остаточные напряжения отличаются от параметров основного металла. Учитывая хрупкое разрушение чугуна при резании и отсутствие наклепа на обработанной поверхности, дефектный слой T i-1 учитывается только для первой операции в связи с необходимостью снятия литейной корки. Для различных видов обработки глубина дефектного слоя находится в пределах (мкм): прокат………………………………………………………………………200-300 лезвийная обработка резанием (точение, фрезерование, сверление)...30-60 предварительное шлифование………………………………………..…15-30 чистовое шлифование ………………………………………………………5-10 Значения величин p i-1 иΔ yi назначаются по данным справочников. При определении припусков опытно-статистическим методом общий и операционные припуски назначаются исходя из опыта обработки деталей данного класса в условиях рассматриваемой отрасли производства. При этом учитываются материал, размеры детали, тип производства и требуемая точность обработки. Припус- ки для разных заготовок при различных видах механической обработки приводятся в ГОСТ, заводских нормативных материалах и справочниках. Так, для заготовок из проката в зависимости от их размеров общий припуск на диаметр лежит в пределах от 1 до 8 мм, для за- -готовок, полученных горячей штамповкой, — от 1,5 до 6 мм на сторону, для отливок из чугуна и стали — от 3 до 8 мм на сторону. Операционные припуски на механическую обработку (на диаметр) лежат в пределах: при черновом обтачивании заготовки из проката диаметром до 120 мм — от 1 до 2,5 мм, заготовки- штамповки — от 1,5 до 3 мм; при чистовом обтачивании после чернового— от 0,5 до 1 мм; при наружном шлифовании в центрах — от 0,2 до 0,5 мм. 2.5. Проектирование заготовок При проектировании заготовок исходными данными являются форма и размеры готовой детали, ее материал и технические требования к точности изготовления и термической обработке. Прежде всего устанавливается способ изготовления заготовки. 13 К чертежу готовой детали присоединяют общие припуски на все поверхности, в результате чего получают исходную заготовку до выполнения механической обработки. Графический метод построения общего припуска дает ясное представление о его составляющих элементах — операционных припусках и допусках. На рисунке 1 по- казана схема расположения полей операционных припусков и допусков на обработку вала. При построении схемы в качестве исходных данных взяты предельные размеры готовой детали, которые должны быть получены на последней технологической операции (шлифование). Для вала к наибольшему предельному размеру детали В 4 прибавляют наименьший припуск на обработку при шлифовании Z 3min . Так получают наименьший размер заготовки после чистового обтачивания. Прибавив допуск б 3 , получают наибольший размер В 3 , который принимают за номинальный операционный размер заготовки под шлифование с допуском б 3 в системе вала. К размеру В 3 добавляют наименьший припуск на чистовое обтачивание Z 2min и допуск б 2 на черновое обтачивание, в результате чего получают размер В 2 — номинальный операционный размер заготовки под чистовое обтачивание. Прибавив наименьший припуск под черновое обтачивание Zi min , получают наименьший размер исходной заготовки B 1min Для получения номинального размера исходной заготовки к B 1min прибавляют поле отрицательной части симметричного допуска на ее изготовление (штамповка, прокат). Номинальный операционный припуск г,- равен раз- ности номинальных значений операционных размеров на предшествующей B i-1 и на рассматриваемой Вi; операциях. Номинальное значение общего припуска z о оп- ределяется разностью между номинальными размерами исходной заготовки и готовой детали. Максимальный операционный припуск z таx равен сумме номинального припуска и допуска на получаемый размер, например z зmах =z 3 +б 4 Рис. 1. Схема расположения полей операционных припусков и допусков при обработке вала. Условные обозначения: В 1 В 2 , B 3 В 4 - номинальные значения операционных размеров соответственно заготовок под черновое и чистовое обтачивание, шлифование и готовой детали; б 1 , б 2 , б 3 , б 4 - допуски на указанные размеры; z 1 , z 2 , z 3 - номинальные значения припусков соответственно на черновое и чистовое обтачивание и шлифование; z 0 — общий номинальный припуск; z max и z min - максимальное и минимальное значения операционного припуска. о 14 Исключение составляет максимальный припуск на первую операцию обработки проката, штамповки, отливки, имеющий симметричный допуск, который равен Z 1 ma x = z 1 + б 2 +б 1 . При назначении режимов резания учитывается максимальный припуск. Допуск на припуск равен б z = z max -z min Рис. 2. Цилиндрическое зубчатое колесо трактора: а — деталь; б — заготовка. Значение операционного допуска принимается с учетом экономической точности используемого метода обработки на данной операции. Окончательные размеры заготовки устанавливаются с учетом общих припусков и допусков на изготовление заготовки, на которой предусматриваются необходимые радиусные переходы, формовочные уклоны и т. д. Размеры округляются с необходимой степенью точности, желательно с учетом использования рядов нормальных размеров. При проектировании отливок должны быть уточнены способ формовки, расположение разъема формы, литников, выпоров. Для штамповок необходимо уточнить место разъема штампа, расположение облоя и его размеры. Проектирование заготовок выполняется в такой последовательности: 1. определяется вид исходной заготовки (прокат, штамповка, отливка); 15 2. разрабатывается технологический маршрут механической обработки заготовки; 3. определяются (рассчитываются) операционные и общий припуски на все обрабатываемые поверхности; 4. на чертеже детали вычерчиваются общие припуски на обработку каждой поверхности; 5. назначаются предварительные размеры заготовки и допуски на них; 6. корректируются размеры заготовки с учетом метода ее изготовления, устанавливаются напуски, формовочные уклоны, радиусы, технологические приливы и т. д.; 7. оценивается технологичность заготовки и в случае необходимости вносятся соответствующие коррективы. Вопросы для самоконтроля 1. Какие Вы знаете виды заготовок? 2. Какую заготовку принимают для чугунных изделий? 3. По какой формуле рассчитывают симметричный припуск? 4. Перечислите основные группы материалов, применяемых для изготовления режущего инструмента. 5. В какой последовательности производится проектирование заготовок? Список литературы Основная 1. Базров, Б.М. Основы технологии машиностроения : учебник / Б. М. Базров. - 2-е изд. - М. : Машиностроение, 2007. - 736 с. : ил. - (В для вузов). - ISBN 978-5-217- 03374-4 Дополнительная 1. Некрасов, С.С. Технология сельскохозяйственного машиностроения. Общий и спец. курсы : учебник / С. С. Некрасов, И. Л. Приходько, Л. Г. Баграмов. - М. : КолосС, 2005. - 360 с. : ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений). - ISBN 5-9532-0148-6 2. Горбацевич, А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. / А.Ф. Горбацевич, В.А. Шкред.- Минск : Высшая школа, 1983. 3. Ансеров, М.А. Приспособления для металлорежущих станков / М.А. Ансеров.- М. «Машиностроение, 1960. 16 Лекция №3 Точность механической обработки 3.1. Погрешности обработки и их классификация Точностью обработки называется степень приближения действительных значений размеров и геометрических параметров деталей к номинальным значениям, указанным в чертежах. Погрешностью обработки называется разность между действительным и номинальным значениями размера или геометрического параметра. Необходимые качества машины обеспечиваются изготовлением деталей и выполнением сборки с заданной точностью. Точность устанавливают, исходя из назначения деталей и сборочных единиц. Причинами отклонения указанных параметров от номинальных значений и возникновения погрешностей обработки являются: неточность технологического оборудования, износ режущего инструмента, силовые и тепловые деформации системы СПИД (станок — приспособление — инструмент — деталь), неоднородность физико- механических свойств материала заготовок, остаточные напряжения, различные значения снимаемого припуска. Точность изготовления детали оценивается следующими параметрами: точностью размеров (размерная точность), отклонениями формы (геометрическая точность), точностью взаимного расположения поверхностей (пространственная точность). Точное изготовление детали обеспечивает создание требуемых зазоров в подвижных сопряжениях и натягов в неподвижных, что необходимо для нормальной работы машины. Размерная точность регламентируется допусками, определяемыми отклонениями, указанными на чертеже. допуском называется разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами (или разность между верхним и нижним отклонениями). Точность формы зависит от допускаемых значений отклонений формы (неплоскостность, выпуклость, вогнутость, нецилиндричность, овальность, конусность и т. д.). |