Архив за Ноябрь, 2013

Назначение припусков при разработке эскиза заготовки

Припуском называется слой материала, удаляемый с поверхности обрабатываемой детали, причем толщина его назначается, исходя из условий компенсации погрешностей, возникающих на предшествующих операциях, а также обеспечения заданной точности размеров детали и качества ее поверхностей.

На этапе предварительного выбора заготовки определение припуска целесообразно вести по табличным справочным данным (см. приложение 2, табл.П.2.1 – П.2.6, более подробно в справочниках [2, 3], составленных на основе обобщения производственного опыта). Этот метод прост, но не учитывает особенностей технологического маршрута обработки данной детали, схемы базирования и возникающих при этом погрешностей, условий закрепления, обусловленных конструкцией приспособления и т.д.

Рассмотрим на примере назначение припусков по табличным рекомендациям и определение размеров заготовок, которые получают различными способами для детали (см.рис.1).

Пример 3. Для детали, представленной на рис.1, возможно использование заготовки в виде проката (горячекатаного прутка), отливки, получаемой методом литья по выплавляемой модели и поковки. Необходимо определить размеры и массы заготовок, получаемых различными методами. Объем производства – 200000 шт/год. По табл.П.2.4. находим, что при использовании в качестве заготовки горячекатаного прутка при отношении припуск на наружный диаметр составляет 5 мм, т.е. диаметр заготовки для нашей детали . По табл.П.2.5 при отрезке прутка отрезным резцом на токарном станке припуск по длине должен составить 5 мм, т.е. длина заготовки буден равна .Таким образом, масса заготовки из горячекатаного прутка составит:

,

где — плотность стали.

По табл.П.2.2 находим, что припуски на размеры для заготовки, получаемой методом литья на все размеры, кроме максимального диаметра и размера лыски, равны 3±0,2 мм, а для указанных размеров — 3±0,3 мм. Это позволяет разработать эскиз отливки, изображенной на рис.4.

Масса этой заготовки равна

,

где — масса цилиндра Ø33 мм длиной 20 мм,

— масса цилиндра Ø73 мм длиной 18 мм,

— масса материала, срезанного с цилиндра Ø73 мм в виде сегмента. Выполнив расчеты по определению этих элементарных составляющих заготовки, найдем, что масса заготовки в этом случае .

По табл. П.2.6 для случая выполнения заготовки в виде поковки находим значения припусков на размеры выполняемой детали, которые позволяют разработать эскиз поковки, изображенный на рис.5. Лыску в размер 60 (см. рис.1) на поковке делать нецелесообразно, так как это усложняет конструкцию штампа.

ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЗАГОТОВКИ

Основными технологическими процессами получения заготовок для изготовления конструкционных деталей в приборостроении и электронном машиностроении являются литье и обработка давлением.

Правильно выбрать заготовку – это значит определить рациональный метод ее получения и установить припуски на механическую обработку каждой из обрабатываемых поверхностей. Результатом этого этапа работы является разработка эскиза заготовки, на котором проставляются размеры заготовки и допуски на них, а также технические условия на выполнение заготовки.

Выбор технологического процесса получения заготовки и метода ее формообразования определяется следующими факторами:

1) технологическими свойствами материала (литейными свойствами, способностью к пластическому деформированию и т.п.), а также структурными изменениями материала при использовании того или иного способа изготовления заготовки (расположение волокон в поковках, величины зерна в литых деталях и т.п.);

2) конструктивными формами и размерами детали:

3) требуемой точностью выполнения заготовки и качеством ее поверхности:

4) программой выпуска.

Исходя из конструктивной формы заданной детали, можно дать следующие общие рекомендации по выбору заготовок:

1) корпусные детали коробчатой формы открытого и закрытого типа, предназначенные для монтажа в них деталей, узлов и механизмов, а также сложной формы деталей, воспринимающих несущую нагрузку и связывающие отдельные узлы машины и механизмов, для всех типов производства, кроме единичного, целесообразно изготовлять литьем;

2) гладкие и ступенчатые валы с небольшим перепадом диаметров ступеней, стаканы, втулки, кольца как в серийном, так и в единичном производстве обычно изготавливаются из проката (сортового, листового и трубного);

3) заготовки деталей типа рычагов, кронштейнов, тройников, крышек и фланцев с внутренними полостями и т.п. целесообразно изготовлять литьем;

4) заготовки деталей типа маховиков, дисков, зубчатых колес, открытых фланцев и т.п. рационально изготовлять объемной штамповкой.

Так как невозможно провести четкого разграничения деталей, входящих во 2-ю, 3-ю и 4-ю группы, то целесообразность выбора того или иного метода получения заготовки в каждом конкретном случае должна подвергаться экономическому обоснованию с учетом программы выпуска. При этом если себестоимость изготовления заготовок разными способами различается значительно (свыше 30 – 40%), то выбор заготовки можно считать обоснованным только по ее себестоимости. В противном случае окончательное решение о выборе заготовки можно принять только после рассмотрения маршрута изготовления детали и экономического расчета по минимуму приведенных затрат на изготовление заданной детали. Работа по обоснованию выбора заготовки ведется в такой последовательности:

1) выбирается два – три вида заготовок, получаемых различными технологическими способами с учетом факторов, определяющих эксплуатационные характеристики детали, тип производства и т.п.;

2) на все обрабатываемые поверхности назначаются по табличным рекомендациям припуски на обработку;

3) выполняются эскизы вариантов заготовок и подсчитываются их массы;

4) рассчитывается и сопоставляется стоимость заготовок, полученных разными методами, в зависимости от полученных результатов принимается предварительное или окончательное решение о выборе варианта получения заготовки;

5) в случае незначительной разницы в стоимости заготовки составляются два – три возможных варианта маршрутной технологии изготовления детали с предварительным выбором типа оборудования;

6) производится расчет себестоимости изготовления детали и по минимуму приведенных затрат принимается окончательное решение о выборе метода получения заготовки; наиболее благоприятный вариант технологического маршрута принимается в качестве исходного для дальнейшей проработки операций;

7) для уточнения правомерности выбора моделей оборудования и маршрутной технологии с использованием выбранной заготовки производится предварительное определение типа производства.

Нетехнологичным является конструктивное исполнение направляющего выступа

При рассмотрении технологичности деталей, подвергающихся термической обработке, следует анализировать изменение поперечного сечения детали при переходе с одной поверхности на другую, а также симметричность расположения элементов поперечного сечения. Значительные отклонения этих параметров могут привести к поводкам и короблению детали.

Ниже рассмотрен пример анализа технологичности корпусной детали, заканчивающийся предложениями по изменению конструктивного исполнения ее элементов.

Пример 2. Провести технологический анализ чертежа детали на рис.2 и дать предложения по улучшению ее технологичности.

Технологический анализ конструктивных элементов показывает, что в чертеже детали имеются ошибки, которые подлежат обязательному исправлению. Для исправления этих ошибок, а также в порядке улучшения технологичности данной детали, могут быть сделаны следующие замечания и предложения:

1. Из чертежа следует, что все поверхности детали должны быть обработаны режущим инструментом. Об этом говорит надись о шероховатости поверхности в правом верхнем углу поля чертежа. Однако обработать внутреннюю поверхность корпуса режущим инструментом невозможно. Обработка внутренних плоскостей и стенок в корпусах может осуществляться концевыми и торцевыми фрезами. В связи с наличием хвостовиков у этих инструментов ввести во внутреннюю полость изображенной детали невозможно, Если общую конфигурацию и компоновку детали менять нежелательно (например, делать ее сборной), то при разработке чертежа необходимо предусматривать получение заготовки литьем, причем стенки внутренней полости резанием не обрабатывать. Для этого на необрабатываемые резанием поверхности следует ставить обозначение шероховатости .

1. Аналогичной ошибкой в чертеже следует считать изображение группы глухих отверстий с резьбой М4 на глубину 6 мм, которые необходимо выполнить с внутренней стороны правой вертикальной стенки. Подвод сверла, закрепленного в шпинделе станка к месту обработки, невозможен, и поэтому необходимо эти отверстия выполнять сквозными и сверлить их с внешней стороны.

2. Нетехнологичным является конструктивное исполнение направляющего выступа на нижней опорной поверхности корпуса. Из-за наличия выступа эту плоскость придется выполнять за два перехода, и это может привести к увеличению неплоскостности опорной поверхности и ее ступенчатости. Более технологично изготовить продольный паз и в него вставить привертные направляющие шпонки. Тогда опорная плоскость может быть выполнена за один переход.

3. Нетехнологичны в данной конструкции зенковки Ø11 под головки винтов, крепящих корпус в сборке. Наружные диаметры этих зенковок выходят на наружную боковую поверхность лапок корпуса. Это приводит к образованию острых кромок и заусенцев и, как следствие, необходимости введения в технологический процесс изготовления детали слесарно-зачистных операций ручной обработки. Если сдвинуть отверстия к центру детали нельзя, то зенковки следует заменить пазами.

4. Для улучшения технологичности предлагается уменьшить отверстие Ø20H7 до Ø15H7 в правой боковой стенке корпуса. Это позволит обработать все отверстия, лежащие на одной оси со стороны левой боковой стенки с одного установа детали на станке, а отверстия Ø15H7 – за один проход.

5. Для уменьшения металлоемкости и сокращения времени обработки предлагается изменить толщины стенок корпуса и выполнить обнизки на поверхностях А, Б и опорной плоскости В, убрать углы на правой вертикальной стенке, а также сделать лапки для крепления корпуса в сборке в виде 4-х выступов, выполняемых при литье.

Чертеж детали, в котором учтены предложения по технологичности, представлен на рис. 3.

Цель технологического анализа

Цель технологического анализа – выявление недостатков в оформлении рабочего чертежа и конструктивного исполнения элементов заданной детали, а также выработка предложений по улучшению технологичности рассматриваемой детали. Технологический контроль чертежа включает в себя проверку графического исполнения чертежа, т.е. правильности изображения и соответствия всех проекций, разрезов и сечений на чертеже, наличия и правильности простановки всех размеров с необходимыми допусками, шероховатостью обработанных поверхностей, в соответствии с действующими ГОСТами, допускаемых отклонений от заданных геометрических форм, а также взаимного положения поверхностей, наличия необходимых сведений о материале детали. Технологический анализ конструктивных элементов состоит в том, что производится рассмотрение возможности изготовления поверхностей одним или несколькими технологическими способами. В случае, если в чертеже заложены конструктивные элементы, которые выполнить невозможно, корректировка чертежа является обязательной. При улучшении технологичности детали производится рассмотрение конструктивного исполнения отдельных элементов и поверхностей с точки зрения применения различных технологических методов и корректировка чертежа осуществляется путем согласования с руководителем курсового проекта. Вопрос технологичности конструкции детали должен рассматриваться на протяжении всего периода работы над курсовым проектом, так как ряд соображений возникает непосредственно при разработке технологического процесса, выборе заготовки, проектировании оснастки и т.д. Тем не менее в значительной степени эта работа может быть выполнена на основании изучения рабочего чертежа заданной детали.

Анализ технологичности определяется классификационной характеристикой детали. Например, для корпусных деталей следует проанализировать следующие вопросы:

а) допускает ли конструкция обработку плоскостей на проход и что мешает выполнению такой операции;

б) есть ли свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям;

в) есть ли глухие отверстия и можно ли их заменить сквозными;

г) можно ли заменить плоскости, расположенные под произвольными углами, плоскостями, расположенными параллельно или перпендикулярно друг другу;

д) позволяет ли форма отверстий растачивать их на проход с одной стороны или нужна обработка с двух сторон;