Характеристика основных методов получения заготовок обработкой давлением

Точность отливки 8 — 0 — 0-7 ГОСТ 26645 - 85.

В технических требованиях чертежа отливки должны быть указаны в нижеприведенном порядке значения номинальных масс детали, припусков на обработку, технологических напусков и массы отливки.

Пример обозначения номинальных масс, равных для детали — 20,35 кг, для припусков на обработку — 3,15 кг, для технологических напусков — 1,35 кг, для отливки — 24,85 кг:

Масса 20,35 - 31,5 - 1,35 - 24,85 ГОСТ 26645 - 85.

Для необрабатываемых отливок или при отсутствии напусков соответствующие величины обозначают «0». Например:

Масса 20,35 - 0 - 0 - 20,35 ГОСТ 26645 - 85.

На выбор заготовки влияют следующие показатели: назначение летали, материал, технические условия, объем выпуска и тип производства, тип и конструкция детали; размеры детали и оборудования, на котором они изготовляются; экономичность изготовления заготовки, выбранной по предыдущим показателям. Все эти показатели должны учитываться одновременно, так как они тесно связаны. Окончательное решение принимают на основании экономического расчета с учетом стоимости метода получения заготовки и механической обработки.

Упрощенное сравнение возможных вариантов получения заготовки предполагает два этапа:

— сравнение методов получения заготовки по коэффициенту использования материала К = g_Д/g_Н, где g_Д — масса детали, кг; g_Н — норма расхода материала, кг. При этом учитываются следующие рекомендации: в массовом производстве К > 0,85; в серийном производстве K ≥ 0,5...0,6;

— сравнение методов получения заготовки на основании расчета стоимости заготовки с учетом ее черновой обработки:

где C_зч — средняя часовая заработная плата основных рабочих по тарифу, руб/чел.ч; Ц_о — цена 1 кг отходов, руб.; Ц_м — оптовая цена на материал в зависимости от метода получения заготовки (из проката, свободной ковкой, штамповкой, литьем); g₀ — масса отходов материала; кг; T — время черновой обработки заготовки, ч; С_н— ценовые накладные расходы (для механического цеха могут быть приняты равными 60...80 %).

Выбор технологических баз

 

От правильного решения вопроса о технологических базах в значительной степени зависят точность взаимного расположения обрабатываемых поверхностей; точность размеров, которые должны быть получены при выполнении запроектированной технологической операции; степень сложности и конструкция приспособлений; производительность обработки.

Исходными данными для выбора баз являются: чертеж детали со всеми необходимыми техническими требованиями; вид и точность заготовки; условия расположения и работы детали в машине.

Основные принципы, которыми рекомендуется пользоваться при выборе баз, рассмотрены в разд. 2.3. Использование этих принципов можно проиллюстрировать следующими примерами.

Пример 1. На первой операции при обработке торцевых поверхностей головок рычагов (шатунов) чаще всего за базу принимают поверхность стержня рычага, остающуюся необработанной (см. рис. 1.109, том 2).

За счет этого добиваются симметричности расположения обработанных торцев головок относительно стержня. При обработке отверстий в головках рычагов применяют черновые базы — наружные контурные поверхности головок, закрепляемые в призмах. Это базирование по черной наружной поверхности обеспечивает равностенность.

Пример 2. При обработке кронштейна черновой технологической базой служит плоскость, остающаяся необработанной (см. рис. 1.83, том 2).

При установке на черновую базу производят фрезерование установочной плоскости А, выдерживая размер «20» по чертежу и параллельность черновой и обработанной поверхностей. При дальнейшей обработке кронштейна в качестве установочной технологической базы используется обработанная плоскость А и два отверстия.

Пример 3. При обработке автомобильного поршня за черновую базу на первой операции чаще всего принимают его внутреннюю необработанную поверхность, чтобы подготовить базу для обработки наружной поверхности (см. рис. 5.18). За счет такого базирования достигается правильное взаимное расположение системы обработанных поверхностей детали относительно необработанных — равностенность поршня.

Пример 4. При обработке кронштейна (см. рис. 1.84...1.90, том 2) требуется расточить отверстие, выдерживая диаметр 47JS7, и обработать основание, выдерживая размер 70h10.

Возможны четыре варианта базирования:

— если основным требованием является обеспечение соосности (равностенности) отверстия Б и остающейся необработанной наружной поверхности, то черновой базой выбирают наружную цилиндрическую черную поверхность, закрепляя заготовку, например в кулачках самоцентрирующего патрона;

— при требовании обеспечить одинаковую толщину лапок или если задан размер, соединяющий черную и чистую поверхности, базой является черная поверхность и обрабатывается поверхность основания А;

— если необходимо обеспечить возможно малый припуск на поверхности А, например, когда эта поверхность обрабатывается черновым шлифованием без предварительного строгания или фрезерования, за черновую базу принимают эту обрабатываемую поверхность А;

— когда основным требованием является обеспечение возможно малого и равномерного припуска при обработке отверстия, в качестве черновой базы при обработке плоскости основания А выбирают отверстие, на следующей операции при обработке отверстия за базу принимают уже обработанную поверхность основания А.

Равномерность припусков на обрабатываемых поверхностях позволяет более полно использовать возможности режущего инструмента, повышать производительность и точность обработки. Поэтому, чтобы обеспечить наименьший и равномерный припуск на обрабатываемой поверхности, базирование по этой поверхности применяется не только на первой операции. К таким операциям, например, относятся бесцентровое шлифование, бесцентровое обтачивание, развертывание качающимися развертками, свободное протягивание и т. п.

В единичном и мелкосерийном производстве равномерного распределения припусков на отливках и поковках обычно добиваются применением разметки заготовок с последующей выверкой их положения на станке при первой операции обработки или выверкой положения режущего инструмента по разметочным рискам и кернам.

Требования, предъявляемые к черновой базе, подробно рассмотрены в разд. 2.3.

Базы на промежуточных операциях (между первой и последней операциями) выбирают с учетом следующих соображений:

1) используют принцип «кратчайших путей», согласно которому в качестве технологических баз принимают те поверхности, которые связаны с обрабатываемой поверхностью кратчайшей размерной цепью;

Рис. 5.27. Корпусная деталь

 

2) не меняют без оснований базы, так как переход от одной базы к другой всегда вносит дополнительную ошибку во взаимное расположение поверхностей, обработанных на первой и второй базах. Эта ошибка равна погрешности во взаимном расположении баз;

3) переходят при смене баз от менее точной к более точной базе, так как обработка заготовки на каждом предшествующем этапе подготавливает ее к обработке на последующих этапах, учитывая, что при переходе от одного этапа к другому должны повышаться не только точность размеров и формы, но и точность взаимного расположения;

4) после термообработки выбирают базы, играющие роль черновых баз. Используя их, вводят новые обработанные базы или чаще исправляют те базы, которыми пользовались ранее. При исправлении базы восстанавливать базирование необходимо таким образом, чтобы новые базы были связаны со старыми более строгими размерами и соотношениями, в противном случае нарушится вся достигнутая ранее координация поверхностей, что повлечет за собой увеличение операционных припусков.

Для иллюстрации необходимости выдерживания принципов совмещения и постоянства баз рассмотрим возможные случаи базирования при обработке корпусной заготовки с предварительно обработанными нижней установочной плоскостью и боковыми плоскостями I и II (рис. 5.27).

При этом от оси заготовки до плоскости I выдержан размер А₁ с допуском Т_A1. Размер А₁ задан технологом для получения размера А₃ в пределах установленного допуска.

Такая предварительная обработка производится достаточно часто перед обработкой на станках типа «обрабатывающий центр» и на гибких производственных системах при подготовке баз для последующей обработки.

При изготовлении этой корпусной детали (см. рис. 5.27) возможны два варианта базирования при последовательной обработке в размеры A₃, А₄ и А₅ плоскостей (платиков) заготовки. Обработка проводится способом автоматического получения размеров при работе на настроенных станках.

При определении погрешностей базирования в этом примере используем основные уравнения размерных цепей при использовании метода полной взаимозаменяемости (метод максимума — минимума) с построением размерных цепей применительно к каждой установке заготовки для обработки на станке.

 

Рис. 5.28. Первый вариант базирования корпусной заготовки

 

При первом варианте базирования для обработки плоскости в размер A₃, заготовка ориентируется по боковой плоскости I (рис. 5.28, а). На рисунке показана размерная цепь, где А_н — наладочный размер; А₃ — замыкающий размер, следовательно,

Погрешность базирования в этом случае равна допуску на один размер, связывающий конструкторскую и технологическую базы, т. е.

Для обработки плоскости в размер А₄ (рис. 5.28, б) заготовка ориентируется по боковой плоской поверхности II. В этом случае из размерной цепи следует:

Для обработки плоскости в размер А₅ (рис. 5.28, в) применяем то же базирование, что и в предыдущем случае. Из размерной цепи следует:

Рис. 5.29. Второй вариант базирования корпусной заготовки

 

При реализации второго варианта базирования обработка плоскостей в размеры A₃, А₄ и А₅ заготовка базируется на всех трех переходах одинаково — по установочной нижней плоскости и по боковой поверхности I.

Тогда получим:

для размера A₃ (рис. 5.28, а), первый вариант

для размера А₄ (рис. 5.29, а)

для размера A₅ (рис. 5.29, б),

 

Поскольку T_A4" < T_A4' и T_A5" < T_A5', следовательно, при втором варианте базирования погрешность базирования уменьшилась на величину допуска на размер А₂ т. е. на величину T_A2. При этом уменьшение погрешности базирования получено применением постоянной базы / при обработке всех трех плоскостей, выдерживая размеры А₃, А₄ и А₅.

Рис. 5.30. Третий вариант базирования корпусной заготовки

 

Таким образом, для различных случаев обработки разнообразных заготовок применением постоянной базы достигается во всех случаях уменьшение погрешности базирования. Дополнительно с применением постоянной базы использование иной принципиальной схемы базирования и установки позволяет достичь еще большего эффекта повышения точности, что иллюстрируется ниже использованием постоянной схемы базирования по нижней плоскости и двум базовым отверстиям (третий вариант).

При установках, показанных на рис. 5.30, получаем принципиально одинаковые со вторым вариантом зависимости, определяющие погрешности базирования для размеров А₃, А₄ и А₅:

Однако сверление по кондуктору базовых отверстий с последующим их развертыванием и изготовление установочных пальцев по IT7...IT8 обеспечивают более жесткий допуск на размеры А₁"', А₆"' другие по третьему варианту, чем по первым двум.

Таким образом, даже в случае несовпадения технологических и конструкторских баз применение принципа постоянства баз и специальной схемы установки позволяет значительно повысить точность обработки.

План обработки отдельных поверхностей

 

В серийном производстве работа, как правило, ведется методом автоматического получения размеров на предварительно настроенном станке, т. е. при проектировании операции необходимо выбрать метод размерной наладки станка (по пробным деталям, статическая и др.). Наладка станка связана с выбором (расчетом) наладочного размера и установлением допускаемых отклонений от него Обоснованный выбор наладочного размера исключает появление брака по непроходной стороне калибра сразу после настройки станка что позволяет более полно использовать поле допуска на износ инструмента

При выборе метода обработки поверхности исходят из его технологических возможностей: обеспечения точности и качества поверхности; величины снимаемого припуска; времени обработки в соответствии с заданной производительностью.

Обработка каждой поверхности детали представляет собой совокупность методов обработки, выполняемых в определенной последовательности. Последовательность устанавливается на основе требовании рабочего чертежа детали и исходной заготовки:

- заданные точность и качество поверхностей позволяют выбрать методы (один или несколько) их окончательной обработки;

- вид исходной заготовки определяет методы начальной обработки

- методы окончательной и начальной обработки позволяют выбрать промежуточные методы. Каждый метод окончательной обработки требует определенного набора методов предшествующих;

- вид заданной термической обработки определяет ее место в последовательности обработки поверхности.

Для одной и той же поверхности могут применяться различные варианты обработки. Выбор наилучшего варианта является трудоемкой, но необходимой задачей. Эта задача окончательно решается на основании экономического анализа. Предварительные решения по выбору рационального варианта принимаются либо на основе таблиц среднеэкономических достижимых точностей обработки разными методами (табл. 5.13...5.17), либо на основе расчетов точности

Последовательность выбора методов обработки поверхностей рекомендуется следующая:

1) выбираются методы обработки поверхности на первом переходе (операции) в зависимости от способа получения заготовки и ее точности;

2) определяются методы окончательной обработки поверхности на последнем переходе (операции) в зависимости от комплекса требований по точности рассматриваемой поверхности (данные из чертежа);

3) назначаются методы обработки поверхности на промежуточных переходах (операциях) на основе уже выбранных первого и последнего методов обработки.

При этом следует учитывать, что каждому методу окончательной обработки предшествуют обычно несколько предварительных (менее точных) методов. Например, чистовому развертыванию отверстия предшествует предварительное развертывание, а предварительному — чистовое растачивание, зенкерование или сверление.

При назначении промежуточных методов исходят из того, что каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего в среднем на один квалитет точности.

Допуск на промежуточный параметр точности должен всегда находиться в тех пределах, при которых возможно использование последующего метода обработки.

Разрабатывая маршрут обработки поверхности, необходимо помнить, что одна и та же точность обработки может быть достигнута несколькими методами. Количество возможных вариантов маршрута обработки одной поверхности достаточно велико. Однако его можно значительно уменьшить, если учесть габариты детали, ее жесткость, способы установки для обработки, тип производства и т. п.

Предварительный выбор маршрута обработки поверхности был осуществлен, когда технологический маршрут разбивался на этапы обработки (черновой, термической, получистовой и т. д.). Более точная разбивка на этапы может быть проведена с помощью подробных таблиц технологических характеристик методов обработки.

Окончательный маршрут обработки выбирают с помощью соответствующих таблиц [19], в которых представлены численные величины погрешностей размеров, формы, взаимного расположения и шероховатости поверхности. Для отдельных поверхностей численные величины погрешностей определяются расчетом.

Особое внимание следует обращать на характеристику методов с точки зрения обеспечения точности взаимного расположения. Например, как правило, отделочные методы не исправляют погрешности формы и взаимного расположения, а служат лишь для уменьшения шероховатости.

Таблица 5.13