Материал: Технология машиностроения. Пачевский В.М

2.5. Технологический контроль рабочего чертежа

и технических усло­вий

Проектированию технологического процесса предшествует под­робное изучение рабочего чертежа детали, технических условий на ее изготовление и условий ее работы в изделии. Проверяют достаточность проекций, правильность простановки размеров, изучают требования по точности и шероховатости обработки поверхностей, а также другие требования технических условий. Нередко конструкторы завышают классы точности и чистоты поверхностей деталей, что усложняет технологический процесс ее изготовления. В этом случае технолог предлагает соответствующие коррективы и на основе совместного с конструктором обсуждения вопроса находится правильное решение.

При контроле рабочего чертежа выявляют возможности улучше­ния технологичности конструкции детали. Обращают внимание на уменьшение размеров обрабатываемых поверхностей, что снижает трудоемкость механической обработки; повышение жесткости детали, что обеспечивает возможность многоинструментальной обработки, при­менение многолезвийных инструментов и высокопроизводительных режимов резания; облегчение подвода и отвода высокопроизводитель­ных режущих инструментов из зоны обработки, в результате чего уменьшается основное и вспомогательное время; унификацию разме­ров пазов, канавок, галтелей, отверстий и других элементов, что сок­ращает номенклатуру размерных и профильных инструментов и уменьшает время обработки при последовательном выполнении технологических переходов; обеспечение надежного и удобного базирования заготовки, а при простановке размеров возможность совмещения установочных и измерительных баз; удобство осуществления многоместной обработки заготовок. Более подробное изложение требований технологичности конструкций дано в разделе 1.4. В результате улучшения технологичности конструкции может быть получен значительный эффект от снижения трудоемкости и повыше­ния рентабельности процессов обработки.

2.6. Выбор метода получения заготовки

Конструктор изделия уста­навливает материал детали и его марку по имеющимся стандартам. Он назначает также необходимую термическую обработку детали. Учитывая условия ее работы в машине, он может указать предпочти­тельный способ получения заготовки (ковка вместо литья, ковка вмес­то проката). На основе этих данных технолог выбирает конкретный метод получения заготовки. Выбор метода определяется:

- технологической характеристикой материала детали, т. е.  его литейными свойствами и способностью претерпевать пластические де­формации при обработке давлением, а также структурными изменения­ми материала заготовки, получаемыми в результате применения того или иного метода выполнения заготовки (расположение волокон в поковках; величина зерна в отливках и пр.);

- конструктивными формами и размерами заготовки;

- требуемой точностью выполнения заготовки, шероховатостью и качеством ее поверхностных слоев;

- величиной программы выпуска и заданными сроками выполне­ния этой программы.

На выбор метода выполнения заготовки оказывает большое влия­ние время подготовки технологической оснастки (изготовление штам­пов, моделей, прессформ и пр.); наличие соответствующего технологического оборудования и желаемая степень автоматизации процесса. Выбранный метод должен обеспечивать наименьшую себестоимость детали, т. е. издержки на материал, выполнение заготовки и после­дующую механическую обработку вместе с накладными расходами должны быть минимальны.

После определения оптимального метода получения заготовки производят расчет припусков.

Припуском на обработку называется слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали.

Размер припуска определяют разностью между размером заготовки и размером детали по рабочему чертежу; припуск задается на сторону.

Припуски подразделяют на общие, т. е. удаляемые в течение всего процесса обработки данной поверхности, и межоперационные, удаляемые при выполнении отдельных операций.

Величина межоперационного припуска определяется разностью размеров, полученных на предыдущей и последующей операциях.

Общий припуск па обработку равен сумме межоперационных припусков по всем технологическим операциям - от заготовки до размеров детали по рабочему чертежу

Для наружных поверхностей значение разности размеров, получаемых на предшествующей и последующей операциях, является положительной величиной, а для внутренних - отрицательной.

Размер припуска зависит от толщины поврежденного поверхностного слоя, т. е. от толщины корки для литых заготовок, обезуглероженного слоя для проката, глубины поверхностных неровностей, раковин, трещин и т. п., а также от неизбежных производственных и технологических погрешностей, зависящих от способа изготовления заготовки, ее обработки, геометрических погрешностей станка и других технологических факторов.

Результативные погрешности являются совокупностью погрешностей заготовки и погрешностей, возникающих при выполнении отдельных технологических операций.

Микронеровности учитывают при расчете припусков характеристикой значений R_z, так как каждой технологической операции свойственна определенная шероховатость поверхности. Глубина дефектного поверхностного слоя зависит от способа изготовления заготовок. В отливках из серого чугуна дефектный поверхностный слой представляет собой перлитную корку, которую удаляют для сохранения режущих свойств инструмента при последующей обработке подкоркового слоя.

Поверхностный слой проката характеризуется обезуглероженной зоной, снижающей предел прочности металла. Удаление этого слоя повышает прочностные свойства обрабатываемой заготовки. Наряду с этим при обработке заготовок из проката в поверхностном слое возникает наклеп, постепенно уменьшающийся по мере удаления от поверхности.

При обработке целесообразно удалять зону резко выраженной деформации, т. е. верхнюю часть наклепанного слоя, в которой обычно наблюдается изменение структуры металла.

Отклонения взаимосвязанных поверхностей (непараллельность и неперпендикулярность осей и поверхностей, эксцентриситет отверстий, увод оси отверстия и др.) также следует учитывать при расчете при­пусков, но так как эти отклонения не связаны с погрешностями на размеры поверхностей, их нужно учитывать отдельно.

Наряду с перечисленными отклонениями в процессе обработки возникают погрешности установки, которые также должны быть компенсированы соответствующим увеличением припуска.

Таким образом, наименьший межоперационный припуск на обработку r при наименьшем предельном размере заготовки для наружных поверхностей и при наибольшем предельном размере для внутренних поверхностей может быть определен из формулы (2.1).

, (2.1)

где - средняя величина микронеровностей;

Т_a – глубина дефектного поверхностного слоя;

_a – геометрическая сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей;

- погрешность установки;

а - индекс, характеризующий предшествующую операцию;

b – индекс, характеризующий данную операцию. Отсюда следует, что в величину межоперационного припуска входят погрешности предшествующей операции и погрешности установки данной операции.

При обработке плоских поверхностей учитывают наибольшее из пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей по нормали к обрабатываемой поверхности; тогда суммарное значение _а будет определяться как векторная сумма пространственных отклонений.

Наименьшая величина межоперационного припуска на диаметральный размер (при обработке поверхностей тел вращения) удваивается. Тогда

. (2.2)

В некоторых случаях в формуле определения наименьшей величины припуска могут отсутствовать некоторые составляющие например: величина Т_а (глубина дефектного поверхностного слоя), которая учитывается только для заготовки; после черновой и чистовой обработки отдельных заготовок значение Та принимается равным глубине наклепанного слоя, составляющего после притирки 3 - 5 мкм, тонкого обтачивания и растачивания 15 - 20 мкм, шлифования 15 - 20 мкм, протягивания 10 - 20 мкм, чистового развертывания 10 - 20 мкм, продавливания шариком и раскатки 20 -25 мкм. При обработке заготовок из чугуна и цветных сплавов значение Т_а после черновой операции исключается из формулы, так же как и после термообработки; при обработке отверстий плавающим режущим инструментом исключается значение _а (векторная сумма отклонений взаимосвязанных поверхностей); при установке обрабатываемой заготовки на плиту, т. е. при совмещении установочной и измерительной баз, из формулы выпадает величина _y (погрешность установки) и т. п.

Влияние величины припуска на экономичность процесса обработки очень велико, так как чем больше припуск, тем большее число проходов требуется для снятия соответствующего слоя металла, что приводит к повышению трудоемкости процесса, расхода электроэнергии, режущего инструмента и увеличивает отходы металла, превращаемого в стружку.

Завышенные припуски приводят к увеличению парка оборудования и производственных площадей.

7. Базирование детали. Выбор установочных баз

2.7.1. Понятие о базах, их классификация и назначение

Базой называют совокупность поверхностей, линий или точек детали, по отношению к которым ориентируются другие детали изделия или по отношению к которым ориентируются поверхности детали, обрабатываемые на данной операции.

В зависимости от служебного назначения все поверхности детали подразделяются на: основные, присоединительные, исполнительные и свободные.

Под основными понимают поверхности, с помощью которых опреде­ляют положение данной детали относительно другой, к которой она присоединяется.

Присоединительными называют поверхности детали, определяющие положение всех присоединяемых к ней других деталей.

Исполнительные поверхности - поверхности, выполняющие служебное назначение.

Свободной поверхностью называется поверхность, предназначенная для соединения основных и присоединительных поверхностей и испол­нительной поверхности между собой с образованием совместно необхо­димой для конструкции формы детали.

Элементы детали, обра­зующие комплекты основных и присоединительных поверх­ностей, характеризуют тех­нологические базы, т.е. элемен­ты, используемые в процессе обработки для установления взаимосвязи между располо­жением режущей кромки ин­струмента и обрабатываемой поверхностью.

По характеру своего применения (при конструировании, изготов­лении деталей и сборке механизмов и машин) базы подразделяют на: конструкторские, сборочные, измерительные и установочные.

Конструкторскими и сборочными базами называют поверхности, линии или точки деталей, с помощью которых определяют ее положе­ние относительно других деталей на сборочном чертеже (конструктор­ские базы) или при сборке (сборочные базы). В качестве конструктор­ских баз используют также линии симметрии: оси валов и отверстий, биссектрисы углов и т. п. Для всех деталей вращения одной из конструкторских баз всегда является ось вращения.

Сборочными базами детали могут быть только ма­териальные поверхности, т. е. поверхности, выпол­няющие служебное назначение.

Как правило, положение детали относительно других деталей определяют комплектом из двух или трех баз.

Установочной базой детали называют совокупность поверхно­стей, линий или точек, относительно которых ориентируется при изготовлении детали поверхность, обрабатываемая на данной опе­рации.

В зависимости от способа применения установочных баз при обра­ботке их подразделяют на опорные установочные и проверочные уста­новочные базы.

Установочная база называется опорной, если обрабатываемая де­таль непосредственно опирается своей установочной базой на соответ­ствующие поверхности станка или приспособления.

Проверочной установочной базой назы­вается поверхность обрабатываемой заго­товки, по которой происходит выверка положения этой заготовки на станке или установка режущего инструмента. Установочные базы под­разделяются на основные и вспомогатель­ные.

Основной установочной базой называет­ся такая установочная база, расположение которой относительно обрабатываемой по­верхности имеет существенное значение с точки зрения работы детали в собранном изделии.

Вспомогательной установочной базой называется такая устано­вочная база, расположение которой относительно обрабатываемой поверхности в готовом изделии непосредственного значения не имеет, к применению вспомогательных баз прибегают в тех случаях, когда конструкция детали исключает возможность использования основной базы детали в качестве установочной базы или требует для этого изго­товления сложных или неудобных приспособлений.

Для наибольшей точности изготовления деталей, а следовательно, и лучших эксплуатационных результатов необходимо стремиться к тому, чтобы конструкторские и технологические базы представляли собой одни и те же поверхности, т. е. чтобы по возможности осуществ­лять установку заготовки при обработке и измерении от тех же поверх­ностей, которые будут определять положение детали в собранном узле или машине.

Во всех случаях, когда конструкторские и технологические базы не совпадают, возникают погрешности базирования (измерения), что приводит к необходимости перерасчета допусков.