Оренбургский государственный университет
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
5.3 Технико-экономическое обоснование метода получения заготовки При выборе метода получения исходной заготовки необходимо наметить два- три альтернативных метода, а затем выбрать из них наиболее оптимальный. Критерием оптимальности служит стоимость исходной заготовки, которая за- висит от принятого метода получения заготовки и от стоимости реализуемой части отходов. Заготовки, имеющие различную конфигурацию, имеют также различный объем последующей механической обработки. На некоторых поверхностях детали могут иметься напуски, то есть слои материала, необходимые для упрощения формы исходной заготовки. Как правило, на заготовках отсутствуют такие элементы детали как – мелкие отверстия, зубчатые и шлицевые поверхности, узкие пазы, канавки и т.п. При этом стоимость заготовки должна включать стоимость черновой механиче- ской обработки, необходимой для снятия напусков. ), 100 1 ( 60 H t C q m q m C отх отх з з з + + ⋅ − ⋅ = где з m - масса заготовки, кг; отх m - масса отходов, кг; з q - стоимость материала, в зависимости от метода получения заготовки, руб/кг; отх q - стоимость отходов, руб./кг; С – средняя часовая тарифная ставка основных рабочих, руб./час; t - время черновой обработки, мин; Н – цеховые накладные расходы, руб. Масса заготовки укрупнено определяется по массе детали с учетом среднего коэффициента использования материала 46 им д з K m m = Средние значения коэффициента использования материала приведены в таб- лице 5.5. Таблица 5.5 – Коэффициенты использования материала для некоторых методов получения заготовок Метод получения заготовки Коэффициент использования материала Чугунное литье в песчаные формы 0,60 – 0,90 Стальное литье в песчаные формы 0,50 – 0,85 Центробежное литье цветных и черных сплавов 0,70 – 0,95 Литье по выплавляемым моделям 0,90 – 0,95 Литье под давлением 0,40 – 0,90 Литье в кокиль, оболочковые формы, электрошлаковое 0,80 – 0,90 Штамповка (в закрытых штампах) на прессах, молотах 0,85 – 0,95 Холодная объемная штамповка 0,85 – 0,95 Штамповка заготовок из специальных профилей проката 0,60 – 0,85 Штамповка полых слитков 0,70 – 0,87 Свободная ковка слитков, проката 0,35 – 0,45 Сварные заготовки 0,85 – 0,95 Порошковая металлургия 0,90 – 0,95 Более точно масса заготовки может быть определена с учетом общих припус- ков на механическую обработку. На данном этапе проектирования технологического процесса общие припуски следует определять: для отливок по ГОСТ 26645-85, для штамповок по ГОСТ 7505-89. При этом сначала определяется объем заготовки, а за- тем ее масса. Если в курсовом или дипломном проектировании используются 47 CAD/CAM системы, то масса заготовки может быть получена из соответствующих модулей этих систем. Масса отходов определяется как разность массы заготовки и детали (масса де- тали обычно приводится на ее чертеже) д з отх m m m − = Стоимость заготовки в зависимости от метода ее получения и стоимость отхо- дов приведены в [4]. 5.4 Определение конфигурации и допусков исходной заготовки Одним из этапов проектирования исходной заготовки является определение ее конфигурации. По различным причинам ряд конструктивных элементов заготовки не может быть получен при ее изготовлении. К таким элементам относятся: отвер- стия небольшого диаметра, ступени тел вращения при небольшом перепаде диамет- ров соседних ступеней, фаски, канавки, пазы, шлицы, зубья и т.п. Определение кон- фигурации исходной заготовки сводится к решению вопроса о целесообразности получения тех или иных ее конструктивных элементов. При определении конфигурации исходной заготовки следует руководство- ваться следующими положениями: - наименьшие размеры отверстий, проливаемых в чугунных заготовках) за- висят от длины отверстий (толщины стенки отливки) и составляют 10 мм при длине от 8 до 10 мм, 15 мм при длине от 20 до 30 мм, 18 мм при длине от 40 до 50 мм, для стальных отливок эти значения увеличивают в два раза; - отверстия в штампованных поковках выполняют, если ось отверстия па- раллельна ходу ползуна пресса при их диаметре не менее 30 мм при условии, что длина отверстия не более трех его диаметров. Все поверхности детали с шероховатостью, определяемой методом получения заготовки, должны присутствовать на заготовке. 48 После определения конфигурации необходимо назначить допуски размеров исходной заготовки. Значения допусков требуются для правильного выбора методов обработки поверхностей детали. Предварительно следует на эскизе заготовки про- ставить все размерные линии, однозначно определяющие ее форму. Все необходи- мые данные для определения допусков исходных заготовок приведены в приложе- нии А, а также в соответствующих стандартах. 5.5 Требования к графическому изображению исходной заготовки Изображение исходной заготовки с техническими требованиями должно со- держать все данные, необходимые для изготовления. В графе основной надписи чертежа под наименованием детали записывается вид заготовки - "отливка" или "поковка". Для поковок внутренний контур обрабатываемых поверхностей, а также от- верстий, впадин, выточек, не выполняемых в заготовке, вычерчивается тонкой штрихпунктирной линией с двумя точками (ГОСТ 3.1126-88), рисунок 5.1. Рисунок 5.1 - Исходная заготовка (поковка) Для отливок внутренний контур обрабатываемых поверхностей вычерчивает- ся сплошной тонкой линией. (ГОСТ 3.1125-88), рисунок 5.2. 49 Рисунок 5.2 - Исходная заготовка (отливка) Линия отрезки должна соответствовать способу отрезки: при отрезке резцом, дисковой фрезой, пилой и т.д. она выполняется сплошной линией, при огневой резке или обламывании - сплошной волнистой линией. На свободном поле чертежа над основной надписью приводятся технические требования, содержание которых должно отражать: 1) материал заготовки - марка и стандарт; 2) твердость материала (предельные значения); 3) нормы точности заготовки, с указанием стандарта; 4) требования к предварительной обработке поверхностей, являющихся чер- новыми базами; 5) величины допускаемых поверхностных дефектов (для обрабатываемых по- верхностей не более 2/3 припуска на обработку, для необрабатываемых – не более 2/3 допуска исходной заготовки). Для отливок необходимо указать нормы точности отливки. Их приводят в следующем порядке: класс размерной точности, степень коробления, степень точно- сти поверхностей, класс точности массы и допуск смещения отливки. Пример условного обозначения точности отливки 8-го класса размерной точ- ности, 5-й степени коробления, 4-й степени точности поверхностей, 7-го класса точ- 50 ности массы с допуском смещения 0,8 мм: точность отливки 8-5-4-7 См 0,8 ГОСТ 26645-85. В технических требованиях на отливки допускается указывать сокращен- ную номенклатуру норм точности отливки, при этом указание класса размерной точности и класса точности массы отливки является обязательным, например: Точность отливки 8-0-0-7 ГОСТ 26645-85. Для поковки должны быть указаны: класс точности, группа стали, степень сложности, например: класс точности поковки - Т2, группа стали - М2, степень сложности - С3 ГОСТ 7505-89. Графическое изображение исходной заготовки выполняется после определе- ния припусков на обработку и размеров заготовки. Если деталь изготавливается резкой проката, то графическое изображение ис- ходной заготовки не вычерчивается, а приводится в пояснительной записке в виде эскиза. 6 Выбор технологических баз Этап выбора технологических баз является одним из наиболее ответственных этапов проектирования технологического процесса. От качества его выполнения во многом зависит точность детали и себестоимость ее изготовления. Базирование – это придание заготовки или изделию определенного положения относительно вы- бранной системы координат. Поверхности, оси, точки или их сочетание, используе- мые для базирования, называют базами. Технологические базы – базы, применяемые в процессе изготовления или ремонта изделий. Система координат, относительно которой определяется положение заготовки, при этом связана с технологической системой. Совокупность трех баз образует комплект баз. Выбор технологических баз сводится к определению комплектов баз для обработки поверхностей заготовки на различных этапах процесса обработки. При выборе баз используются два основных принципа: а) принцип единства баз: б) принцип постоянства баз. 51 Поверхности заготовки, получаемые в результате обработки, занимают опре- деленное положение относительно технологических баз. Поэтому в качестве техно- логических баз необходимо выбирать те поверхности, относительно которых задана точность относительного расположения и расстояния обрабатываемых поверхно- стей. Таким образом, принцип единства баз заключается в использовании в качестве технологических баз измерительных баз детали. При этом точность детали обеспе- чивается кратчайшим путем. Например, для получения с требуемой точностью раз- мера 90±0,05 (рисунок 6.1) при обработке отверстия диаметром 20Н7 в качестве технологических баз следует принять ось отверстия диаметром 25Н7, поскольку именно она является измерительной базой. Выбранный для обработки отверстия ме- тод должен обеспечивать точность получения координатного размера не менее 0,1 мм. Рисунок 6.1 – Реализация принципа единства баз В некоторых случаях более целесообразным оказывается применение принци- па постоянства баз. В этом случае в качестве технологических баз при обработке различных поверхностей используются одни и те же базы. Точность детали обеспе- чивается косвенным образом. Положение обработанных поверхностей определено относительно постоянных баз, а следовательно и относительно друг друга. На ри- сунке 6.2 показана реализация принципа постоянства баз. Отверстия диаметром 20Н7 и 25Н7 обрабатываются от постоянных баз, в качестве которых использована наружная поверхность бобышки большего диаметра. При этом точность размера 90±0,05 также будет получена. 52 Рисунок 6.2 – Реализация принципа постоянства баз Таким образом, задача выбора технологических баз является многовариантной задачей и требует рассмотрения нескольких вариантов. Лучший из них может быть выбран на основе размерного анализа вариантов технологического процесса. Выбор технологических баз рекомендуется производить в следующей после- довательности: − выбор технологических баз для обработки большинства поверхностей; − выбор технологических баз для первой технологической операции; − выбор технологических баз для обработки прочих поверхностей. При выборе технологических баз для обработки большинства поверхностей детали предполагается использование принципа постоянства баз. Это позволяет, в частности, уменьшить число единиц применяемой оснастки, число технологических операций. Для такого выбора необходимо изучить размерные связи детали, что удобнее всего выполнить с помощью графа размерных связей. Пример построения графа для детали (рисунок 6.3) представлен на рисунке 6.4. 53 Рисунок 6.3 – Чертеж детали Штриховыми линиями показаны (скрытые) подразумеваемые связи Рисунок 6.4 – Граф размерных связей детали Из графа размерных связей следует, что большее число поверхностей опреде- лено относительно поверхности 5 – основания корпуса. Использование этой поверх- 54 ности в качестве технологической базы на большинстве операций (рисунок 6.5) по- зволит в полной мере реализовать принципы постоянства и единства баз в проекти- руемом технологическом процессе. Чаще всего, поверхностями, используемыми в качестве единых технологических баз на большинстве операций, являются основные конструкторские базы детали. Рисунок 6.5 – Схема базирования заготовки корпуса на большинстве операций Особое значение имеет выбор технологических баз для первой операции. За счет этого решается две основные задачи: определение положения обрабатываемых поверхностей детали относительно необрабатываемых; распределение припусков на обработку между поверхностями заготовки. Например, для детали, показанной на рисунке 6.3, важно обеспечить верное положение оси отверстия диаметром 48Н7 относительно наружного (необрабатываемого) контура. Необходимо также полу- чить одинаковую толщину лапок детали, получаемую за счет параллельности обра- батываемой плоскости основания 5 относительно необрабатываемой поверхности 3. На рисунке 6.6 показаны детали с неверным положением обрабатываемых и необра- батываемых поверхностей, а на рисунке 6.7 схемы базирования, позволяющие ре- шить задачи по определению относительного расположению обрабатываемых и не- обрабатываемых поверхностей. 55 Рисунок 6.6 – Деталь с неопределенным расположением обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей а - обеспечение требуемого положения наружного контура; б - обеспечение требуемой толщины лапок; Рисунок 6.7 – Схемы базирования, обеспечивающие верное расположение об- рабатываемых и необрабатываемых поверхностей Другой задачей, решаемой за счет выбора баз на первой технологической опе- рации, является задача распределения припусков между поверхностями детали. Не- обходимость решения такой задачи появляется в том случае, когда на какой - либо поверхности следует сохранить ценные слои материала путем снятия с нее в после- дующих операциях равномерного минимального припуска. Если с поверхности 5 56 детали на рисунке 6.3 необходимо снять минимальный и равномерный припуск с целью сохранения на ней ценных слоев материала, полученных на стадии изготов- ления заготовки, то именно ее и следует принять в качестве базы на первой техноло- гической операции (рисунок 6.8). Рисунок 6.8 – Схема базирования на первой технологической операции, по- зволяющая сохранить на поверхности ценные слои материала Аналогичная задача возникает, когда с целью повышения производительности и качества обработки необходимо предусмотреть равномерный припуск при обра- ботке пролитых или прошитых отверстий. В этом случае технологической базой должна быть ось данного отверстия (рисунок 6.9). Рисунок 6.9 - Схема базирования на первой технологической операции, позво- ляющая обеспечить равномерность припуска при обработке отверстия 57 Таким образом, для решения задач, решаемых за счет выбора технологических баз на первой операции, необходимо в качестве баз использовать те поверхности, относительно которых необходимо определить положение обрабатываемых поверх- ностей или поверхности, с которых в процессе дальнейшей обработки должен быть снят припуск определенной величины. В качестве технологических баз, используе- мых в первой технологической операции, желательно использовать поверхности, имеющие наибольшие габаритные размеры и малые отклонения формы. В качестве черновых баз не следует использовать поверхности, на которых расположены в от- ливках приливы и литники, а также такие поверхности, через которые проходят плоскости разъема опок и пресс-форм для получения отливок и плоскости разъема штампов для поковок. Это позволит уменьшить погрешность установки заготовки. Не допускается повторная установка заготовки на «черные» базы, это может при- вести к получению детали со значительными отклонениями расположения поверх- ностей. Не все поверхности детали проходят обработку в первой операции и на боль- шинстве операций, В таких случаях возникает необходимость выбора технологиче- ских баз для обработки поверхностей, не прошедших обработку. Например, все шейки вала (рисунок 6.10) могут быть обработаны от постоянных технологических баз (центровых отверстий). Рисунок 6.10 – Вал От тех же баз может быть обработан и шпоночный паз, но при этом жесткость технологической системы будет малой и отклонение от симметричности паза отно- сительно оси шейки не будет гарантированным. Поэтому для обработки шпоночно- 58 го паза в качестве технологической базы удобнее использовать шейку вала, на кото- рой он расположен (рисунок 6.11). Рисунок 6.11 – Приспособление, обеспечивающее симметричность паза При применении в проектируемом технологическом процессе многоцелевых станков, обладающих большими возможностями, широко используется принцип концентрации переходов. Тогда весь технологический процесс или его большая часть производится в пределах одной операции с одной установки заготовки от «черных» баз. Технологические базы в таких случаях следует выбирать таким обра- зом, чтобы обеспечить доступ режущего инструмента ко всем обрабатываемым по- верхностям. При этом должны быть учтены характеристики оборудования: распо- ложение шпинделя (горизонтальное, вертикальное), возможность поворота стола, емкость инструментального магазина. Для детали, которая представлена на рисунке 6.12, одна из возможных схем базирования, позволяющая реализовать принцип кон- центрации переходов, показана на рисунке 6.13. Используемый многоцелевой ста- нок имеет горизонтальный шпиндель и возможность поворота стола вокруг верти- кальной оси. Решить одновременно все задачи, связанные с выбором технологических баз не представляется возможным, поэтому при выборе баз следует рассматривать не- сколько вариантов. Оценку вариантов необходимо производить с учетом важности решаемых задач. В пояснительной записке следует произвести обоснование выбора технологических баз. Привести теоретические схемы базирования заготовки на раз- 59 личных этапах технологического процесса: для большинства операций, для первой операции, для обработки прочих поверхностей. Рисунок 6.12 – Корпусная деталь Рисунок 6.13 – Схема базирования корпуса при обработке на многоцелевом станке |