Основы технологии машиностроения

Припуски на обработку и методы их определения

 

Последовательным удалением с заготовки детали слоев металла в процессе механической обработки обеспечиваются ее заданные точность и качество поверхности. Далее

Структура технологического процесса

 

Структура технологического процесса

Весь процесс механической обработки включает в себя отдельные составные части: операции, переходы, установы, приемы.

Операцией называется законченная часть технологического процесса изготовления детали, выполняемая на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими, одной или несколькими единицами автоматизированного или автоматического оборудования. Далее

Доводка-притирка

 

Доводка-притирка — это отделочная операция, выполняемая с использованием абразивных паст или суспензий, нанесенных на поверхность притира. Операция выполняется на малых скоростях при переменном направлении рабочего движения притира. Эта наиболее трудоемкая операция позволяет получить шероховатость обработанной поверхности Лг 0,05…0,01 мкм, отклонения формы — 0,05…0,3 мкм.

Далее

 Инструментальные материалы для лезвийного инструмента

 

На лезвийный инструмент (токарные резцы, развертки, сверла, фрезы и т.п.) в зоне резания воздействуют высокотемпературное поле (300…800°С), высокое давление (более 500 МПа) и высокое истирающее воздействие стружки. Кроме того, на него оказывает влияние агрессивная физико-химическая среда (особенно при использовании СОТЖ). Чтобы противодействовать этим воздействиям инструмент должен изготавливаться из специальных материалов, обладающих особыми физико-механическими и технологическими свойствами: высокой твердостью, прочностью, пластичностью, температуростойкостью, высоким сопротивлением схватываемости с обрабатываемой поверхностью. Кроме того, инструментальный материал должен иметь высокую износостойкость, низкую склонность к трещинообразованию, хорошую свариваемость или способность к соединению пайкой, низкую стоимость и высокую технологичность. Далее

Показатели технологичности конструкции изделия

 

Технологическую рациональность конструктивных решений характеризуют показатели, учитывающие взаимосвязь основных параметров трудовых и материальных затрат с показателями качества изделия. Далее

Типы производства и методы работы. Единичное, серийное, массовое производство

 

Типы производства

В зависимости от размера производственной программы, характера продукции, а также технических и экономических условий осуществления производственного процесса различают три основных типа производства: единичное, серийное, массовое. Далее

 Полирование

 

Полирование

Полирование — заключительная операция механической обработки заготовки, выполняемая для уменьшения шероховатости поверхности (Яа 0,16…0,02 мкм) и придания ей зеркального блеска. Ее осуществляют механическими, химическими, электромеханическими и другими методами. Различают полирование кругами; полирование лентами; абразивно-жидкостную обработку; виброабразивную обработку; магнитно-абразивную обработку.

Далее

Конструкционные материалы, используемые для изготовления деталей машин. Использование чугуна и стали

 

В машиностроении для изготовления деталей используют различные материалы: черные и цветные металлы и сплавы, порошковые, композиционные, резинотехнические, лакокрасочные материалы, пластмассы и др.

Наибольшее распространение получили стали и чугуны.

Сталь — это многокомпонентный сплав с содержанием ут- леродадо 2,14%.

Чугун — сплав с содержанием углерода более 2,14 % и некоторым количеством кремния, марганца и других элементов.

По области применения различают следующие виды сталей: строительные, конструкционные общего и специализированного назначения, инструментальные с особыми химическими свойствами, с особыми физическими свойствами.

По содержанию вредных примесей (серы и фосфора) стали подразделяют на четыре группы:

группа А — сталь обычного качества с самыми низкими механическими свойствами;

группа Б — качественная сталь;

группа В — высококачественная сталь;

группа Г — особо высококачественная сталь.

Для маркировки стали в России используется буквенно-числовая система.

Углеродистые качественные конструкционные стали маркируются двузначным числом, обозначающим содержание углерода в сотых долях процента (сталь 45 — 0,45 % углерода).

Углеродистые инструментальные стали маркируются буквой У и цифрой, указывающей содержание углерода в десятых долях процента (сталь У8 — 0,8 % углерода).

 

Легированные стали обозначаются следующим образом: сталь асЛ/а/А^Ш), где ас — содержание углерода в сотых долях процента (при содержании углерода более 1 % цнфру опускают); Л,- — обозначение легирующего элемента (азот — А, алюминий — Ю, бор — вольфрам — В, ванадий — Ф, кобальт — К, кремний — С, молибден — М, марганец — Г, медь — Д, никель — Н, редкоземельные металлы — Ч, селен — Е, титан — Т, фосфор — П, хром — X, цирконий — Ц); а, — содержание легирующего элемента в процентах. Если после обозначения легирующего элемента цифра не стоит, то его содержание примерно I %. Буква А в конце марки стали обозначает высококачественную сталь, буква Ш — особо высококачественную. Например, сталь 12ХНЗА — высококачественная сталь, содержит 0,12 % углерода, 1 % хрома, 3 % никеля.

Некоторые стали содержат дополнительную букву после слова «сталь», обозначающую ее группу или тип, например Ш — подшипниковая сталь, А — автоматная сталь.

Качественные углеродистые стали по содержанию углерода подразделяют на низкоуглеродистые (содержание углерода 0,25%), среднеуглеродистые (содержание углерода 0,3…0,5 %), высокоуглеродистые (содержание углерода 0,6…0,85 %).

Низкоуглеродистые стали обладают невысокой прочностью, высокой пластичностью, их применяют для ответственных сварных конструкций и для деталей, упрочняемых цементацией.

Среднеуглеродистые стали (сталь 30 — сталь 45) применяют после нормализации, улучшения и поверхностной закалки. Такие стали имеют более высокую прочность и лучше обрабатываю 1ся резанием. Их применяют для изготовления мелких деталей, так как они имеют небольшую прокаливаемость.

Высокоуглеродистые стали (сталь 60 — сталь 85) обладают повышенной прочностью, износостойкостью и упругостью, поэтому их используют для изготовления деталей, работающих при высоких статических и динамических нагрузках.

Низколегированные стали, широко используемые в авто- и тракторостроении, выпускают в виде проката, арматуры, гладкого или периодического профиля, поковок или штамповок.

Улучшаемые стали (легирование: хром, марганец, молибден, ванадий) имеют высокую вязкость и высокий предел текучести, обеспечиваемые сквозной прокаливаемостью и мелкозернистой структурой. Такие стали применяют для изготовления коленчатых валов, зубчатых колес, шатунов, гильз цилиндров и т п

Цементируемые стали содержат 0,1 …0,3 % углерода, обладают высокой твердостью и износоустойчивостью поверхностного слоя, высокой прочностью и вязкостью, хорошо воспринимают цементацию и нитроцементаиию. Из этих сталей изготавливают кулачковые муфты, кулачки, зубчатые колеса, поршневые пальцы, втулки, коленчатые и распределительные валы и т.п.

Автоматные стали (сталь AI2 — АС14ХГН) применяют при обработке заготовок на станках-автоматах с автоматическим циклом. Обычно эти стали идут на изготовление метизов (болтов, гаек, шпилек, винтов).

Подшипниковые стали (сталь ШХ6 — ШХ15СГ) используют для изготовления подшипников качения, храповых механизмов, роликов, пальцев машин.

Рессорно-пружинные стали (60С2 — 50ХГ) имеют высокий предел упругости и предел выносливости, их используют в основном для изготовления пружин и рессор.

Чугун и отличие от стали имеет структуру, в которой углерод находится с связанном и свободном состоянии. Чугун обладает высокой твердостью, низким пределом прочности на растяжение и хорошими демпфирующими свойствами. В машиностроении чаше всего его применяют в виде отливок из серого, высокопрочного, легированного и ковкого чугунов.

Серый чугун содержит свободный углерод в виде пластинок, его применяют для изготовления малоответственных деталей сельскохозяйственных машин.

Высокопрочный чугун получают введением в жидкий серый чугун чистого магния (0,3.. 1 %) и церия (до 0,05 %), что повышает его предел прочности на растяжение. Для повышения прочности и создания специальных чугунов (жаростойких, коррозионно-стойких) их легируют хромом, никелем, читаном, марганцем, медью, алюминием, свинцом и подвергают отжигу, закалке, отпуску. Высокопрочные чугуны применяют в машиностроении для ответственных изделий (корпусов подшипников, картеров коробок передач, коленчатых палов и т.д.).

Ковкий чугун получают длительным отжигом тонкостенных (до 50 мм) отливок из белого чугуна Его не куют, но он достаточно пластичен. Ковкий чугун содержит свободный хлопьевидный графит и по свойствам занимает промежуточное положение между серым и высокопрочным чугунами. В машиностроении его применяют как заменитель стали при изготовлении зубчатых колес, звездочек, звеньев цепей.

Особое место среди конструкционных материалов занимают цветные металлы и сплавы, широко используемые в автостроении вместо черных металлов К ним относятся сплавы на основе алюминия, сплавы на основе меди и антифрикционные сплавы.

Для алюминиевых сплавов характерна относительно большая удельная прочность, близкая к характеристикам среднелегированных сталей. Их подразделяют на литейные и деформируемые. Первые имеют хорошие литейные свойства (высокую жидкотекучесть, малую усадку), хорошо обрабатываются резанием. Вторые обладают удовлетворительной пластичностью, высокой коррозионной стойкостью, хорошо обрабатываются резанием. Большая часть сплавов может упрочняться термообработкой. Деформируемые сплавы в основном применяют для сварных и клепаных соединений элементов конструкций, испытывающих небольшие нагрузки, но требующих высокого сопротивления коррозии (бензобаки, емкости, настилы).

Наиболее высокими механическими свойствами обладают сплавы на основе меди: бронза — сплав меди с оловом, алюминием, марганцем, кремнием и другими элементами; латунь — сплав меди с цинком.

Традиционная маркировка имеет следующий вид. Латуни обозначаются буквой Л, бронзы — Бр. Например, Бр04Ц4С17 — бронза литейная, олово — 4%, цинк — 4 %, кремний — 17%, остальное — мель.

Область применения латуни — трубы, полосы, прутки, мелкие поковки, втулки, сепараторы, винты, лопасти, коррозионно-стойкие детали. Бронзу используют для арматуры, пружин, антифрикционных деталей, вкладышей подшипников и т.д.

Латунь и бронза могут быть литейные и деформируемые.

Антифрикционные сплавы применяют для заливки подшипников скольжения. Такие сплавы имеют низкий коэффициент трения, достаточно пластичны и прочны. Их прочность не должна превосходить прочность установленных в подшипник валов. Применяют сплавы на основе олова или свинца (баббиты), меди, алюминия, цинка.

Баббиты обозначаются буквой Б, далее ставится цифра, показывающая процентное содержание олова, или буква, характеризующая специальный элемент, входящий в сплав.

Для изготовления вкладышей подшипников, работающих при высоких давлениях (более 1 ООО МПа), применяют свинцовую бронзу (БрСЗО).

К неметаллическим конструкционным материалам относятся полимерные материалы (органические и неорганические) — пластмассы, композиционные материалы, каучуки и резины, клеи и герметики, лакокрасочные покрытия, стекло, керамика.

 

 

 Стадии отработки изделия на технологичность

 

Конструкцию изделия начинают отрабатывать на технологичность в процессе создания самой конструкции. На этом этапе в работе принимают участие ведущие конструкторы и технологи. Отработку на технологичность начинают уже на стадии разработки технического задания и технического предложения на проектирование нового изделия, а продолжают и развивают на стадии разработки эскизного и технического проектов, составления технической документации.

На стадии разработки технологического предложения анализируют варианты принципиальных схем и компоновок изделия, выявляют сложные по конструкции и изготовлению его оригинальные детали.

На стадии эскизного проекта выявляют номенклатуру и параметры этих деталей, возможности их унификации и стандартизации, определяют возможность рационального членения или объединения деталей, анализируют условия сборки основных деталей, точность изготовления и шероховатость их поверхностей, определяют номенклатуру сменных и ремонтируемых деталей изделия.

На стадии технического проекта выполняют работы по обеспечению технологичности основных сложных деталей, а на стадии разработки рабочей документации производят оценку технологичности конструкции на соответствие основным требованиям с учетом условий сборки изделия.

Технологичность конструкции оценивают по качественным и количественным показателям путем расчета их значений.

Далее определяют показатели уровня технологичности конструкции, разрабатывают рекомендации по их улучшению и вносят изменения в конструкторскую документацию.

Общие правила обеспечения технологичности конструкции изделий приведены в ГОСТ 14.202-85, ГОСТ 14.203-85, ГОСТ 14.204-85.

 

 Классификация деталей и типизация технологических процессов

 

Для одной и той же детали при одинаковой программе выпуска может быть разработано несколько вариантов технологических процессов обработки, имеющих различную трудоемкость. Изменение программы выпуска еще больше увеличивает инвариантность технологических процессов и усложняет процесс проектирования и выбор оптимального варианта. Далее