Технологичность формы детали

Технологические требования к деталям машин

Правила обеспечения технологичности конструкции изделий регламентируется ГОСТ 14.201 — 83 и методическими рекомендациями MP 186 —85.

Технологичность — это изготовление изделия с минимальными трудовыми и материальными затратами в соответствии с требованиями чертежа, с учетом конкретных условий производства, типа производства, программы выпуска.

Технологические требования к деталям машин:

1. Материал детали должен обеспечивать получение заготовок заданной точности наиболее дешевыми и эффективными методами.

2. Материал должен хорошо обрабатываться с помощью имеющихся средств производства.

3. Детали должны изготовляться из стандартных или унифицированных заготовок. Конфигурация заготовки должна максимально приближаться к формам и размерам детали, чтобы снизить трудоемкость и материалоемкость механической обработки.

4. Заготовки деталей машин должны иметь поверхности, обеспечивающие их удобное и надежное базирование при обработке, при отсутствии таковых создают искусственные технологические базы (центровые гнезда у валов, бобышки, платики, пояски, отверстия). Показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) детали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля.

5. Конструкция детали должна обеспечивать надежное, удобное и быстрое закрепление на станке или в приспособлении.

6.Размеры на чертеже проставляют так, чтобы в процессе обработки соблюдалсяпринцип постоянства и единства баз.

 7. В условиях серийного и массового производства конструкция детали должнапозволять одновременно устанавливать и обрабатывать несколько заготовок.

8. Конструкция детали должна учитывать возможность ее обработки высокопроизводительным инструментом, обеспечивая удобный подвод, врезание и выход. Эффективное охлаждение с помощью СОЖ.

9. Требования к точности и шероховатости должны соответствовать служебному назначению и требованиям стандартов в машиностроении. Все свободные поверхности оставляют без обработки с точностью по 16-17 квалитетам. Уменьшают протяженность обрабатываемых поверхностей. Размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные точность и шероховатость.

 10. Конфигурация деталей должна быть образована из элементов простых геометрических форм (цилиндров, плоскостей, конусов), что позволяет использовать высокоэффективные типовые технологические процессы обработки, применять высокопроизводительное оборудование, оснастку и средства автоматизации и механизации производства. Конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом.

11. Рассмотреть возможность разделения сложной детали на простые, с последующим их соединением.

12. Физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления(включая процессы упрочения, коррозийной защиты и пр.), хранения и транспортирования.

13. Заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом заданного объема выпуска и типа производства;

14. Метод изготовления заготовок должен обеспечивать возможность одно­временного изготовления несколькихзаготовок;                                                           .

15. Сопряжения поверхностей деталей различных классов точности и чистоты должны соответствовать применяемым методам и средствам обработки;

16. Конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления;

Технологичность формы детали

Технологичность форм детали оценивается с учетом особенностей выбранного технологического метода обработки, конкретных условий и типов производства, технологических возможностей и особенностей оборудования.

Требования к технологичности формы детали:

- технологические требования распространяются на линейные размеры, углы

 и конусы, фаски, галтели, канавки и радиусы закругления;

- сбеги и выходы резьб;

- конструкцию и размеры шпоночных пазов, отверстий под конусы,

крепежные детали;

- центровые гнезда, места под гаечные и торцовые ключи;

- посадочные поверхности валов, корпусов, станин;

- детали, получаемые на станках токарной группы, должны иметь

максимальное число поверхностей вращения и минимальное число

изменений диаметра сечения;

- в зависимости от отношения длины к диаметру валы закрепляются при

 обработке в патроне (L/D< 5) или в центрах (L/D< 10) или в центрах с

люнетом (L/D> 10...12);

- применение высокопроизводительных многорезцовых станков наиболее

рационально при обработке валов, у которых длины ступеней кратны, а

диаметры уменьшаются в одном направлении;

конические переходы между ступенями вала и фаски следует назначать

под обработку с учетом стандартных токарных проходных резцов с

главным уклоном в плане φ= 30, 45, 60 и 90°;

- предусматривать сквозные отверстия;

- использовать стандартные резьбы с диаметром больше 6мм, что

позволяет избегать частых поломок и быстрого изнашивания метчиков;

- поверхности отверстий также должны соответствовать по форме

 стандартному инструменту, например, глухие отверстия следует

 проектировать с коническим дном, образуемым режущей кромкой сверла;

- отверстия должны соответствовать по размерам стандартным сверлам

ГОСТ 885-77;

- не следует предусматривать сквозные отверстия с L/D> 10, так как

 требуются специальные сверла;

- глубина глухих отверстий не должна превышать шести диаметров;

- для глухих отверстий, подвергаемых чистовой обработке, следует указать

 ее длину, так как по всей длине трудно достичь шероховатости;

- глубина резьбы в глухих отверстиях должна быть согласована с размерами

 рабочей части метчика, не рекомендуется назначать резьбы длиной более

 трех диаметров, так как при этом затрудняется свинчиваемость деталей;

- располагать отверстия на расстоянии друг от друга с учетом возможности

 использования многошпиндельных головок в сверлильных станках;

- во избежание поломки сверл и их увода, входные и выходные поверхности

 отверстий выполнять перпендикулярно к оси отверстия (5.4.д);

- плоские поверхности обрабатывать на проход, обеспечивая одинаковую

 шероховатость (5.4.е). Ширину поверхности увязывают с размерами

 инструмента (фрезой, протяжкой);

Предусматривать литые поверхности, т.к. обработка канавок и выточек на

сверлильных и агрегатных станках создает трудности;

- пазы предпочтительно обрабатывать на проход дисковыми фрезами; если

 это невозможно, то переходная часть паза должна соответствовать радиусу

фрезы; радиусы закругления у гнезд и выемок - радиусам пазовых фрез

(5.4ж);

- при расположении нескольких отверстий на одной оси рекомендуется для

 одновременной обработки уменьшать последовательно размеры отверстий

на величину, превышающую припуск на обработку предшествующего

 отверстия (рис.5.4.з);

- детали, изготавливаемые на протяжных станках, должны иметь

 равномерную жесткость по длине и достаточную прочность;

- при обработке на станках с ЧПУ к конструкции изготавливаемых деталей предъявляют менее жесткие требования (например, сложные, фасонные, контурные и объемные поверхности можно получить без особых трудностей).

 

 

Технологичность заготовок

В зависимости от методов получения заготовок их можно получать с различной трудоемкостью и себестоимостью. Следует учиты­вать, что общая себестоимость детали складывается из себестоимости заго­товки и ее механической обработки. Поэтому процесс изготовления детали рассматривают комплексно, включая в него и процесс получения заготовки.

Количественным показателем технологичностиявляется коэффициент использования материала.

В массовом производстве Ким >= 0,85,

В серийном производстве Ким >=0,5 - 0,6

В единичном и опытном производстве < 0,5

Пример, КИМ =0,6, это означает, что 40% металла уходит в стружку.

В условиях массового и крупносерийного производстваэкономически целе­сообразно получение исходных заготовок приближенных по форме и разме­рам к готовой детали и иметь простую геометрическую форму с плавными переходами.

В этом случае себестоимость заготовок увеличивается, но объем механической обработки значительно сокращается.

В условиях единичного и мелкосерийного производства заготовки дале­ки по размерам и форме от готовой детали, т. е. имеют значительные при­пуски для механической обработки.

Из многих возможных способов полу­чения заготовки необходимо выбрать экономически целесообразный.

Цель отработки на технологичность - обеспечение минимальной трудоемкости механической обработки, сокращение расхода металла (снижение затрат на механическую обработку за счет исключения черновых операций и уменьшение припусков).

Под технологичностью заготовок понимают:

· рациональный выбор метода получения заготовок;

· рациональный выбор материала;

·   технологичность формы заготовок;

·   рациональную простановку размеров, допусков и шероховатости поверхностей;

·   достаточную жесткость и удобство установки и базирования в приспособлениях на первых операциях;

·   возможность обработки на проход, удобство врезания и выхода ин­струмента;

·   обеспечение равномерного съема металла.

Каждый метод изготовления заготовок позволяет обеспечить определенный квалитет точности, величину параметра шероховатости и припуск на механическую обработку.

Следует учитывать, что в разных условиях производства одна и та же исходная заготовка может быть технологичной и нетехнологичной.

Стоимость стали поставлена на последнее место неслучайно, так как более дешевые углеродистые стали при термической обработке имеют зна­чительные коробления при невысокой прочности.

Низкая первоначальная стоимость материала заготовки может привести к значительным дополнительным затратам, поэтому часто целесообразнее использовать более дорогие легированные стали и оценить правильность их выбора по конечным экономическим результатам.

Углеродистые стали обычно имеют низкую прочность и значительные коробления, возникающие после химико-термического упрочнения.

Легирование сталей с содержанием углерода 0,15...0,25 % и их терми­ческая обработка позволяет получить лучшее качество изделий.

Низкий процент содержания углерода позволяет получить максимальную вязкость, а высокое содержание углерода — максимальную прочность сталей.

Хром усиливает действие углерода, расширяет предел упругости, повышает твердость, прочность на разрыв, прокаливаемость и износостойкость.

 Никель позволяет расширить предел упругости и увеличить как ударную прочность, так и прочность на разрыв, износостойкость и усталостную прочность.

Молибден увеличивает прока­ливаемость стали.

Марганцовистые и хромистые стали применяют для изделий, воспри­нимающих кратковременные и незначительные по величине перегрузки. Легированные стали с малым содержанием углерода (до 0,25 %) применяют в изделиях, воспринимающих длительные и значительные по величине пе­регрузки.

Для штампованных заготовок форма линий разъема штампа должна лежать в одной плоскости и не препятствовать извлечению заготовок из штампа.

Качество штамповки заготовок оказывает влияние на режимы резания, стойкость инструмента, деформацию заготовки в процессе химико-термической обработки и т. д.

С целью улучшения обрабатываемости материала заготовки и снижения уровня деформаций при последующей химико-термической обработке штам­пованные заготовки обычно подвергают нормализации или отжигу, при этом твердость заготовок должна соответствовать 170-207 НВ.

Например, заготовки колес-дисков должны иметь отверстия, что значительно снижает затраты на механическую обработку. Вместо обработки сверлением в сплошном металле с последующим зенкерованием можно сразу осуществлять протягивание отвер­стий, что позволит значительно сократить количество оборудования, инстру­мента, материала, высвободить производственные площади.

 

4. Технологичность конструкции заготовок

Технологичность конструкции заготовок должна быть максимально рациональной с точки зрения, как механической обработки, так и упрощения процессов изготовления самих заготовок.

Литые заготовки из чугуна и стали должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- толщина стенок отливки должна быть по возможности одинаковой, без резких переходов тонкостенных частей в толстостенные части.

Выполнение этого требования необходимо для получения однородной структуры отливки и уменьшения внутренних напряжений в ней;

- форма любой заготовки должна предусматривать простой, без затруднений разъем модели;

- поверхности отливки, расположенные перпендикулярно к плоскости разъема модели, должны иметь конструктивные литейные уклоны для того, чтобы изготовление литейных форм и стержней и удаление моделей из форм происходило без затруднений.

Уклон в направлении выхода модели из формы обозначается на чертежах линейной величиной b или отношением этой величины к высоте (длине) h данной поверхности отливки b / h.

Величины литейных уклонов в зависимости от высоты (длины) h принимаются:

 1: 5 при h< 25 мм; 1: 10 и 1: 20 при h в пределах 25...500 мм; 1: 50 при h > 500 мм.

- базовые поверхности заготовки желательно получать в одной опоке, что исключает влияние смещения опок и стержней на точность отливки.

- ответственные поверхности заготовок должны занимать нижнее положение, что способствует повышению плотности металла, исключает раковины и другие литейные пороки.

В заготовках, полученных методами штамповки и ковки, должно быть предусмотрено:

- отсутствие резких переходов в поперечных сечениях и усиление сечений в изгибах;

- обеспечивать плавный переход от одного сечения к другому по дугам относительно больших радиусов;

- закругление острых ребер у штамповок.

- заготовки должны иметь штамповочные уклоны поверхностей, расположенных перпендикулярно плоскости разъема штампа, необходимый для удаления заготовки из штампа. Величины уклонов для наружных поверхностей принимаются от 1: 10 до 1: 7; для внутренних — от 1: 7 до 1:5. При повышенной точности штамповки величина уклона принимается меньшей.

- заготовки должны иметь простые симметричные формы;

- основные поверхности должны быть гладкими без бобышек и выступов;

- допускать разъем штампа по горизонтальной плоскости заготовки с наибольшими габаритными размерами;

- допускать получение всей заготовки в одной половине штампа.

 

Приложение 1

Конструкции деталей машин:

технологичные в производстве – справа, нетехнологичные - слева

 

 

 

Приложение 2

Конструкторское оформление поверхностей деталей машин:

технологичные в производстве – справа, нетехнологичные - слева

 

 

 

 

 

                              

 

Приложение 3

 

Варианты конструктивного оформления деталей

Дать качественную оценку технологичности вариантов конструктивного оформления элементов деталей.

 

              

 

 

                                                                                                     Приложение 4

 

 

 

 

 

 

    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Технология машиностроения. В.В.Клепиков, А. Н. Бодров, Москва, ФОРУМ-ИНФРА-М, 2004.

2. Технология машиностроения. А.П. Тихонов, М.А.Заславский, Машгиз, 1963.

3. Технология машиностроения. Сборник задач и упражнений. В.А.Аверченков, О.А.Горленко и др., Москва, ИНФРА-М, 2005.

4. Справочник инженера-технолога в машиностроении. А.П. Бабичев, И.М. Чукарина и др., Ростов-на-Дону, ФЕНИКС, 2006.

5. Технология машиностроения. Книга 1. Основы технологии машиностроения. С.Л. Мурашкин, Москва, Высшая школа, 2003.

6. «Технология машиностроения. Книга 2.Производство деталей машин под редакцией С.Л. Мурашкина, М.,2003г.

7. Технология машиностроения. Л.В.Лебедев, В.У. Мнацакян и др., Москва, Высшая школа, АСАДЕМА, 2006