Разметка разделяется на плоскостную и пространственную

Погрешность размеров при плоскостной разметке колеблется от 0,2 до 0,5 мм. Инструменты для плоскостной разметки, циркули, рейсмасы, разметочные штангенциркули, чертилки (изготавливают из стали У10 или У12 или же к прутку диаметром 4 - 5 мм с одного конца припаивается твердосплавная пластинка, которая затем затачивается на конус) рейсмасы, циркули, разметочные штангенциркули, кернеры, кернерцентроискатели, линейки металлические и др. инструмент. Разметочные работы выполняют, как правило, на разметочных плитах, изготавливаемых из чугуна.

Пространственная разметка применяется для графических построений, осуществляемых на поверхности объемных заготовок. Расположенных в разных плоскостях под различными углами друг к другу. Основной инструмент рейсмас, кернер и различные приспособления. Разметку производят также на разметочной плите.

При большом количестве заготовок разметку производят по шаблонам.

Для разметки крупных заготовок наиболее эффективно использовать трехкоординатную разметочную машину с цифровой индикацией положения разметочной иглы. Точность перемещения разметочной иглы составляет порядка 0,4 мм; ее положение фиксируется на световом табло. Разметочная машина снабжается дрелью для засверливания центровых отверстий.

Рубка – метод слесарной обработки заготовок с помощью режущего инструмента (зубила) и слесарного молотка.

Рубку применяют для разделения материала на части: удаления с заготовки слоя материала в целях получения новой поверхности; получения заготовок сложной формы из листового материала.

Это малопроизводительный способ, требующий больших затрат физической силы, применяют лишь в тех случаях, когда невозможно использовать машинную обработку.

Физическая сущность рубки заключается в разрушении материала заготовки клином инструмента при ударном воздействии на него молотком.

Виды рубки: разрубание, обрубка, вырубание (канавок и заготовок) срубание.

Режущим инструментом при рубке является зубило. Его изготавливают из легированной (7ХФ или 8 ХФ ) или углеродистой (У7А или У8А ) стали. Рабочую часть зубила закаливают до твердости 53…59 НRС, ударную часть – до твердости 45 НRС, среднюю часть – не закаливают.

Угол заточки зубила составляет 45⁰ при обработке меди и латуни, 60⁰ при обработке стали, 70⁰ при обработке чугуна и бронзы.

Конструкция зубила определяется его назначением. Плоское зубило предназначено для рубки заготовки на части и для снятия с нее слоя материала. Крейцмейсель применяют для вырубки канавок. Для вырубания профильных канавок – полукруглых, двугранных и других применяют специальные крейцмейсели называемые канавочниками,отличающимися от крейцмейселя только формой режущей кромки.

Рубку, как правило, производят в тисках, на наковальне или на плитах. Там, где рубка используется весьма широко, применяют пневматические молотки.

Резка – процесс разделения заготовки на части заданных размеров и формы. Резку применяют для получения заготовок заданных размеров и формы из сортового или листового проката, а также прорезей и отверстий в заготовках.

Различают следующие технологические методы резки:

1 Распиливание ножовками, ленточными и дисковыми пилами;

2 Резка ножницами;

3 Резка на металлорежущих станках (токарных, фрезерных и др.);

4 Анодно – механическая резка, электроискровая и светолучевая ( лазерная);

5 Термическая резка.

Резку можно производить вручную или механически.

Гибка – процесс слесарной размерной обработки, при котором геометрическая форма заготовки изменяется в результате пластического деформирования в холодном или горячем состоянии. Гибкой получают детали сложной пространственной формы (хомуты, скобы, элементы трубопроводов сложной формы), а также изделия из тонких листовых материалов для последующего соединения сваркой или пайкой. Исходными материалами для гибки являются листы, полосы, ленты, прутки, трубы из пластичных материалов.

Правка – метод обработки заготовок слесарными молотками или с помощью специальных устройств в целях устранения отклонения формы и расположения поверхностей. Основное назначение правки заключается в уменьшении припусков на последующую обработку. К устраняемым отклонениям относят коробления, вмятины, скручивание которые возникают при рубке и резке металла, при термической обработке, сварке, пайке, а также в результате неправильного хранения и транспортирования. Правят заготовки только из пластичного материала.

В слесарном деле применяют холодную и реже горячую правку (ручную и механизированную), осуществляемую растяжением, раскручиванием, гибкой.

Опиливание – метод размерной обработки заготовок напильником. Опиливание применяют для получения необходимой формы, размера, шероховатости и расположения поверхности. Опиливают такие поверхности заготовок, обработка которых на станках технически невозможна или экономически нецелесообразна.

Опиливание бывает ручное и машинное. Опиливание с целью повысить качество поверхности называют зачисткой.

Опиливание основано на разрушении поверхностного слоя материала заготовки режущими элементами инструмента (напильника), выполненными в виде клина. Каждый режущий клин срезает с заготовки слой материала и превращает его в стружку.

Напильник представляет собой многолезвийный режущий инструмент, у которого зубья расположены на поверхностях стальных закаленных брусков, имеющих различный профиль поперечного сечения и длину. По форме поперечного сечения напильники общего назначения бывают: плоские, плоские остроносые, квадратные, трехгранные, круглые, полукруглые, ромбические и ножовочные. Напильники общего назначения изготавливают длинной 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350 и 400 мм. Напильники меньших размеров называют надфилями. Надфили выпускают трех типоразмеров : 100, 200 и 160 мм с длиной рабочей части соответственно : 50, 60 и 80 мм.

Слесарные напильники общего назначения и надфили делают из сталей У12, У12А, У13 и У13А. Напильники закаливают до твердости 54 НRС. При машинном опиливании применяют стержневые напильники и борфрезы. Стержневой напильник в отличие от слесарного имеет хвостовик с помощью которого он крепится в машине. При опиливании штампов и пресс - форм широко применяют концевые и насадные борфрезы различной формы.

Зубья напильников могут быть образованы насеканием, фрезерованием, протягиванием и др.способами. Напильники с различным числом насечек на 10 мм длины обозначаются определенным номером 0, 1, 2, 3, 4, 5 и предназначаются для определенных работ Напильники с насечкой 0 и 1 (ранее назывались - драчевые) имеют наиболее крупные зубья и служат для грубого опиливания, когда требуется удалить большой слой металла – до 1 мм. Напильники с насечкой 4 и 5 (ранее назывались - бархатные) служат для окончательной отделки поверхности, снимают слой металла не более 0,05 мм.

Шабровка – метод окончательной слесарной обработки незакаленных поверхностей заготовок специальным режущим инструментом – шабером.

Основное назначение шабрения - получение малой шероховатости

(Rа =1,25 - 0,25 мкм ) и высокой точности формы и расположения поверхностей (в пределах 0,01 - 0,005мм). Шабровка обеспечивают герметичность неподвижных и очень точное и плотное сопряжение подвижных соединений.

Шабровкой обрабатывают подшипники скольжения, направляющие металлорежущих станков, рабочие поверхности поверочных плит, угольников, штангенрейсмасов, незакаленные поверхности измерительных инструментов и т. под.

Шабровку осуществляют вручную и механически с помощью пневматических или электрических шаберов. . . Притирка и припасовка. Притирка (рассмотрена более подробно в 2.5.1) – один из самых точных методов обработки: достигаемая точность обработки 0,05 –0,3 мкм, а шероховатость поверхности R а = 0,05 – 0,01 мкм.

Притирка отличается высокой трудоемкостью, поэтому ее применяют только для обработки самых ответственных поверхностей заготовок – рабочих поверхностей плоскопараллельных плиток, лекальных линеек, угольников, шаблонов, пробок кранов, золотников и др.

Притирка бывает ручная, механизированная и механическая. В инструментальном производстве наиболее распространена – ручная, в меньшей мере механизированная и механическая. При механизированной притирке одни движения осуществляются механически (вращение заготовки ) а другие вручную. Наряду с резанием при притирке происходит и химическое взаимодействие материала заготовки с компонентами смазки. В результате этого образуются оксиды, которые удаляются абразивными зернами.

Припасовка - взаимная пригонка поверхностей,сопрягающихся без зазора.

В инструментальном производстве припасовку применяют при изготовлении профильных шаблонов и контршаблонов к ним. Шаблон является контрольным инструментом, который позволяет методом световой щели определять точность профиля детали. Так как при эксплуатации шаблон изнашивается, то его необходимо контролировать. Это делается контршаблоном, который изготавливают одновременно с шаблоном. Профиль шаблона и контршаблона должен точно совпадать при всех взаимных положениях. Шаблоны и контршаблоны имеют сложный и точный профиль. Контршаблон состоит из фасонных и прямолинейных участков со сложным взаимным расположением. Доступ к ним, как правило, затруднен. Поэтому контролировать точность изготовления шаблона или контршаблона обычными универсальными измерительными средствами невозможно. В связи с этим сначала изготавливают ту из сопряженных деталей, профиль которой можно контролировать универсальными измерительными средствами, а затем по ней изготавливают другую.

Припасовка основана на взаимной пригонке поверхностей двух деталей такими методами, как тонкое опиливание, притирка, полирование. Таким образом, припасовка не является особым методом слесарной размерной обработки.

Последовательность работ при припасовке. Сначала по разметке обычными способами предварительно обрабатывают обе сопряженные детали независимо друг от друга. Затем окончательно обрабатывают профиль той из них, у которой его можно в процессе изготовления контролировать универсальными измерительными средствами. После этого собственно начинают припасовку. Профили сопрягаемых поверхностей накладывают друг на друга и прижимают с небольшой силой. На обрабатываемой поверхности методом световой щели определяют выступающие места, препятствующие плотному прилеганию сопрягаемых контуров. Оценивают величину выступов, которые необходимо удалить, намеченные места опиливают надфилями, притирают или окончательно полируют. Эти операции повторяют до тех пор, пока не будет достигнуто полное прилегание сопрягаемых поверхностей.

Слесарные операции сверления, зенкования, зенкерования, развертывания отверстий, нарезание резьбы по технологическому процессу и применяемым инструментам не значительно отличаются от механизированных способов.

Поэтому их не рассматриваем в этом разделе. Аналогично это касается клепки, пайки, склеивания. Так как они были уже рассмотрены в предыдущем разделе.

5 Производственный процесс. Основы технологии машиностроения

5.1 Понятие о производственном и технологическом процессах

Производственным процессомв машиностроении называют сово­купность всех этапов, которые проходят полуфабрикаты на пути их пре­вращения в готовую продукцию: металлообрабатывающие станки, литей­ные машины, кузнечно-прессовое оборудование, приборы и другие.

На машиностроительном заводе производственный процесс вклю­чает:

подготовку и обслуживание средств заготовок, их хранение; различные виды обработки (механическую, термическую и т.д.); сборку изделий и их транспортирование, отделку, окраску и упаковку, хранение готовой про­дукции.

Наилучший результат дает всегда тот производственный процесс, в котором все этапы строго организационно согласованы и экономически обоснованы.

Технологическим процессомназывают часть производственного процесса, содержащую действия по изменению и последующему определе­нию состояния предмета производства. В результате выполнения техноло­гических процессов изменяются физико-химические свойства материалов, геометрическая форма, размеры и относительное положение элементов де­талей, качество поверхности, внешний вид объекта производства и т. д. Тех­нологический процесс выполняют на рабочих местах. Рабочее место пред­ставляет собой часть цеха, в котором размещено соответствующее оборудо­вание. Технологический процесс состоит из технологических и вспомога­тельных операций (например, технологический процесс обработки валика состоит из токарных, фрезерных, шлифовальных и других операций).

Производственный состав машиностроительного завода.Машиностроительные заводы состоят из отдельных производственных единиц, на­зываемых цехами, и различных устройств.

Состав цехов, устройств и сооружений завода определяется объек­том выпуска продукции, характером технологических процессов, требова­ниями к качеству изделий и другими производственными факторами, а также в значительной мере степенью специализации производства и коопе­рирования завода с другими предприятиями и смежными производствами.

Специализация предполагает сосредоточение большого объема вы­пуска строго определенных видов продукции на каждом предприятии.

Кооперирование предусматривает обеспечение заготовками (отлив­ками, поковками, штамповками), комплектующими агрегатами, различ­ными приборами и устройствами, изготовляемыми на других специализи­рованных предприятиях.

Если проектируемый завод будет получать отливки в порядке коо­перирования, то в его составе не будет литейных цехов. Например, некото­рые станкостроительные заводы получают отливки со специализированного литейного завода, снабжающего потребителей литьем в централизованном порядке.

Состав энергетических и санитарно-технических устройств завода также может быть различными в зависимости от возможности коопериро­вания с другими промышленными и коммунальными предприятиями по снабжению электроэнергией, газом, паром, сжатым воздухом, в части уст­ройства транспорта, водопровода, канализации и т. д.

Дальнейшее развитие специализации и в связи с этим широкое коо­перирование предприятий значительно отразятся на производственной структуре заводов. Во многих случаях в составе машиностроительных заво­дов не предусматриваются литейные и кузнечно-штамповочные цехи, цехи по изготовлению крепежных деталей и т. д., так как заготовки, метизы и другие детали поставляются специализированными заводами. Многие за­воды массового производства в порядке кооперирования со специализиро­ванными заводами также могут снабжаться готовыми узлами и агрегатами (механизмами) для выпускаемых машин; например, автомобильные и трак­торные заводы – готовыми двигателями и др.

Состав машиностроительного завода можно разделить на следую­щие группы:

1 Заготовительные цехи (чугунолитейные, сталелитейные, литейные цветных металлов, кузнечные, кузнечно-прессовые, прессовые, кузнечно – штамповые и др.);

2 Обрабатывающие цехи (механические, термические, холодной штамповки, деревообрабатывающие, металлопокрытий, сборочные, окра­сочные и др.);

3 Вспомогательные цехи (инструментальные, ремонтно - механиче­ские, электроремонтные, модельные, экспериментальные, испытательные и др.);

4 Складские устройства (для металла, инструмента, формовочных и шихтовых материалов, принадлежностей и разных материалов для готовых изделий, топлива, моделей и др.);

5 Энергетические устройства (электростанция, теплоэлектроцен­траль, компрессорные и газогенераторные установки);

6 Транспортные устройства;

7 Санитарно - технические устройства (отопление, вентиляция, водоснабжение, канализация);

8 Общезаводские учреждения и устройства (центральная лаборато­рия, технологическая лаборатория, центральная измерительная лаборато­рия, главная

контора, проходная контора, медицинский пункт, амбулатория, устрой­ства связи, столовая и др.).

Технологической операциейназывают законченную часть техноло­гического процесса, выполняемую на одном рабочем месте одним или не­сколькими рабочими, или одной или несколькими единицами автоматиче­ского оборудования. Операция охватывает все действия оборудования и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми (соби­раемыми) объектами производства.

Операцияявляется основным элементом производственного плани­рования и учета.

Трудоёмкость производственного планирования и учета.

Трудоёмкость технологического процесса, число рабочих, обеспече­ние оборудованием и инструментом определяют по числу операций.

К вспомогательным операциям относят контроль деталей, их транс­портирование, складирование и другие работы. Технологические операции делят на технологические и вспомогательные переходы, а также на рабочие и вспомогательные ходы. Основным элементом операции является переход.

Технологический переход– законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и по­верхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. При об­работке резанием технологический переход представляет собой процесс получения каждой новой поверхности или сочетания поверхностей режу­щим инструментом.

Обработку осуществляют в один или несколько переходов (сверле­ние отверстия – обработка в один переход, а получение отверстия тремя последовательно работающими инструментами: сверлом, зенкером, раз­верткой - обработка в три перехода). Переходы могут совмещаться во вре­мени, например, обработка сразу трех отверстий тремя расточными оправ­ками, или фрезерование трех сторон корпусной детали тремя торцевыми фрезами.

Вспомогательный переход– законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и качества поверхностей, но необходимы для выполнения технологического перехода (например, ус­тановка заготовки, ее закрепление, смена режущего инструмента).

Переходы могут быть совмещены во времени за счет одновременной обработки нескольких поверхностей детали несколькими режущими инст­рументами. Их можно выполнять последовательно, параллельно (например, одновременная обработка нескольких поверхностей на агрегатных или мно­горезцовых станках) и параллельно - последовательно.

Рабочим ходомназывают законченную часть технологического пе­рехода, состоящую из однократного перемещения инструмента относи­тельно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки. При обработке резанием в результате каждого рабочего хода с поверхности или сочетания поверхностей заготовки снимается один слой материала. Для осуществления обработки заготовку устанавливают и закрепляют с требуемой точностью в приспособлении или на станке, при обработке на сборочном стенде или другом оборудовании.

На станках, обрабатывающих тела вращения, под рабочим ходом понимают непрерывную работу инструмента, например на токарном станке снятие резцом одного слоя стружки непрерывно, на строгальном станке снятие одного слоя металла по всей поверхности.

Если слой материала не снимается, а подвергается пластической деформации (например, при образовании рифлений), также применяют понятие рабочего хода, как и при снятии стружки.

Вспомогательный ход– законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Все действия рабочего, совершаемые им при выполнении технологической операции, расчленяются на отдельные приемы. Под приемом понимают законченное действие рабочего.

Установомназывают часть операции, выполняемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно обрабатываемых) на станке или в приспособлении, или собираемой сборочной единицы, так, например, обтачивание вала при закреплении в центрах – первый установ; обтачивание вала после его поворота и закрепления в центрах для обработки другого конца – второй установ. При каждом повороте детали на какой-либо угол создается новый установ (при повороте детали необходимо указывать угол поворота: 45°, 90°, и т. д.) Установленная и закрепленная заготовка может изменять свое положение на станке относительно его рабочих органов под воздействием перемещающих или поворотных устройств, занимая новую позицию.

Позициейназывается каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном её закреплении.

Производственная программа машиностроительного завода содержит номенклатуру изготавливаемых изделий (с указанием типов и размеров), количество изделий каждого наименования, подлежащих выпуску в течение года, перечень и количество запасных деталей к выпускаемым изделиям.

В зависимости от коэффициента закреплений операций производства подразделяются на типы: единичное, мелкосерийное, среднесерийное, крупносерийное и массовое. Единичное производство характеризуется выпуском изделий широкой номенклатуры в малом количестве и единичных экземплярах. Изготовление изделий либо совсем не повторяется, либо повторяется через неопределенное время, например: выпуск экспериментальных образцов машин, крупных металлорежущих станков, прессов и т. д.

В мелкосерийном производстве изделия изготавливают по чертежам партиями, повторяющимися через определенные промежутки времени. Продукцией среднесерийного, крупносерийного производства являются машины, выпускаемые в значительном количестве. В этом производстве используют высокопроизводительное, универсальное, специализированное и специальное оборудование, универсальные, переналаживаемые быстродействующие приспособления, универсальный и специальный инструмент. Широко применяют станки с ЧПУ, многоцелевые станки.

Оборудование располагают по ходу технологического процесса, а часть его – по типам станков. На большинстве рабочих мест выполняют периодически повторяющиеся операции. В серийных производствах цикл изготовления продукции короче, чем в единичном производстве.

Массовое производство - производство большого числа изделий одного и того же типа по неизменным чертежам в течение длительного времени. Продукцией массового производства являются изделия узкой номенклатуры и стандартного типа. В этом производстве на большинстве рабочих мест выполняют только одну закрепленную за ними постоянно повторяющуюся операцию. Оборудования в поточных линиях располагают по ходу технологического процесса. В массовом производстве широко используют специальные станки, станки автоматы, автоматические линии и заводы, специальные режущие измерительные инструменты и различные средства автоматизации.

5.2 Служебное назначение машины. Качество машины. Точность деталей. Точность обработки

Служебное назначение машины. Любая машина создается для удовлетворения определенной потребности человека, которая находит отражение в служебном назначении машины. Создание любой машины является следствием потребности того или иного технологического процесса. Такой подход предопределяет необходимость в четком определении тех функций, которые должна выполнять данная машина, т. е. в определении ее служебного назначения.

Машинаможет быть определена как устройство, выполняющее целесообразные механические движения, служащие для преобразования полуфабрикатов в предметы (изделие) или действия необходимые человеку.

Технологической машинойназывается машина, в которой преобразование материала состоит в изменении его формы, размеров и свойств. К этому классу машин относятся металлорежущие станки, кузнечно-прессовое оборудование и др.

Под служебным назначением машины понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначается машина.

Однако и приведенная формулировка недостаточно развернута, чтобы создать и выпустить станок, отвечающий своему служебному назначению. Ее необходимо дополнить такими данными, как характер и точность заготовок, которые должны поступать на станок, материал режущего инструмента, необходимость или отсутствие необходимости обработки полученных поверхностей на валиках и т. д. В ряде случаев необходимо указать те условия, в которых должны работать машины; например, возможные колебания температуры, влажности и т. д.

Опыт машиностроения показывает, что каждая ошибка, допущенная при выявлении и уточнении служебного назначения машины, а также и ее механизмов, не только приводит к созданию недостаточно качественной машины, но и вызывает лишние затраты труда на ее освоение. Нередко недостаточно глубокое изучение и выявление служебного назначения машины порождает излишне жесткие, экономически неоправданные требования к точности и другим показателям качества машины.

Каждая машина, как и ее отдельные механизмы, выполняет свое служебное назначение при помощи ряда поверхностей или их сочетаний, принадлежащих деталям машины. Условимся называть такие поверхности или их сочетания исполнительными поверхностями машины или ее механизмов.

Действительно, сочетания конических поверхностей переднего конца шпинделя и пиноли задней бабки определяют положение обрабатываемой на станке детали, установленной в центрах, поверхности которых входят в комплекс исполнительных поверхностей. На фланец переднего конца шпинделямонтируется поводковый патрон, через который обрабатываемой детали сообщается вращательное движение. Поверхности резцедержателя определяют положение резцов относительно обрабатываемой детали и непосредственно передают им необходимые для обработки движения. Исполнительными поверхностями зубчатой передачи, рассматриваемой как механизм, являются сочетания боковых рабочих поверхностей зубьев пары зубчатых колес, работающих совместно. Исполнительными поверхностями двигателя внутреннего сгорания, рассматриваемого как механизм, служащего для преобразования тепловой энергии в механическую, являются поверхности поршня и рабочего цилиндра и т. д.

Основы разработки конструктивных форм машины и её деталей.

После того как выявлено и четко сформулировано служебное назначение машины, выбирают исполнительные поверхности или заменяющие их сочетания поверхностей надлежащей формы. Затем выбирается закон относительного движения исполнительных поверхностей, обеспечивающий выполнение машиной ее служебного назначения, разрабатывается кинематическая схема машины и всех составляющих ее механизмов.

На следующем этапе рассчитываются силы, действующие на исполнительных поверхностях машины, и характер их действия. Используя эти данные, рассчитывают величину и характер сил, действующих на каждом из звеньев кинематических цепей машины и её механизмов с учетом действия сил сопротивления (трения, инерции, веса и т. д.).

Зная служебное назначение каждого звена кинематических цепей машины или её механизмов, закон движения, характер, величину действующих на него сил и ряд других факторов (среда, в которой должны работать звенья и т. д.), выбирают материал для каждого звена. Путем расчета определяются конструктивные формы, т. е. превращают их в детали машины.

Для того чтобы детали, несущие исполнительные поверхности машины и ее механизмов, а также и все другие, выполняющие функции звеньев её кинематических цепей, двигались в соответствии с требуемым законом их относительного движения и занимали одни относительно других требуемые положения, их соединяют при помощи различного рода других деталей в виде корпусов, станин, коробок, кронштейнов и т. д., которые называют базирующими деталями.

Конструктивные формы каждой детали машины и её механизмов создаются, исходя из её служебного назначения в машине, путем ограничения необходимого количества выбранного материала различными поверхностями и их сочетаниями.

С точки зрения технологии изготовления будущей детали, например, валика, использование цилиндрических поверхностей более экономично, поэтому для опорных частей валика выбирают две цилиндрические поверхности.

С точки технологии механической обработки валика, его целесообразно было бы сделать цилиндрическим одного диаметра на всю длину. Однако с точки зрения монтажа зубчатых колес и их обработки такая конструкция была бы менее экономичной. Исходя из этого, останавливаемся для данных производственных условий на конструкции ступенчатого валика. Выбор поверхностей, которые должны ограничить кусок материала, и придание ему требуемой формы еще не означает, что валик будет правильно выполнять своё служебное назначение в машине.

Поверхности, относительно которых определяется положение других поверхностей, принято называть базирующимиили, базами.

Следовательно, при разработке конструктивных форм детали вначале необходимо создать поверхности, принимаемые за её базы, тогда все остальные поверхности должны занять относительно их положение, требуемое служебным назначением детали в машине.

Деталь является пространственным телом, поэтому, у неё должно быть в общем случае, как это следует из теоретической механики, три базирующие поверхности, представляющие собой систему координат. Относительно этих координатных плоскостей определяется положение всех остальных поверхностей, образующих конструктивные формы детали.

Таким образом, каждая деталь должна иметь свои системы координат.

Как правило, в качестве координатных плоскостей обычно используются поверхности основных баз и их оси. Относительно этих координатных плоскостей определяется положение всех остальных поверхностей детали, при помощи которых создаются её конструктивные формы (вспомогательные базы, исполнительные и свободные поверхности).

Из изложенного следует, что создание конструктивных форм деталей следует разрабатывать, учитывая их служебное назначение и требования технологии их наиболее экономичного изготовления и монтажа.

В соответствии с этим под деталью следует понимать необходимое количество выбранного материала, ограниченного рядом поверхностей или их сочетаний, расположенных одни относительно других (выбранных за базы), исходя из служебного назначения детали в машине и наиболее экономичной технологии изготовления и монтажа.

Построение машины осуществляется путём соединения составляющих её деталей. Базирующая деталь машины должна соединять и обеспечивать требуемые служебным назначением машины относительные положения (расстояния и повороты) всех составляющих машину сборочных единиц и деталей.

Соединение деталей и сборочных единиц осуществляется путем приведения в соприкосновение поверхностей основных баз присоединяемой сборочной единицы или детали с вспомогательными базами детали, к которой они присоединяются (базирующей). Следовательно, поверхности основных баз присоединяемой детали и вспомогательных баз присоединяемой детали и вспомогательных баз базирующей детали, к которой они присоединяются, являются негативными.

Это очень важное обстоятельство, играющее большую роль при разработке конструктивных форм деталей, разработке технологии их изготовления и конструирования приспособлений.

Необходимость в правильных геометрических формах поверхностей деталей появляется тогда, когда детали оставляется хотя бы одна степень свободы для выполнения служебного назначения в машине.

В подобных случаях между поверхностями основных баз такой детали и вспомогательных баз детали, к которой они присоединяются, возникает трение, порождающее износ сопряженных поверхностей. Износ вызывает, в свою очередь, изменение размеров и положения поверхностей основных и вспомогательных баз сопрягаемых деталей, а, следовательно, изменение расстояний и поворотов этих поверхностей (положения), а тем самым и относительного положения и движения деталей. В конечном итоге машина или ее механизмы не смогут выполнять экономично, а иногда и физически свое служебное назначение. Поэтому в дополнение к необходимости получения поверхностей деталей правильной геометрической формы добавляется требование обеспечения требуемой степени их шероховатости и качества поверхностного слоя материала.

Одной из задач технологии машиностроения является экономичное получение деталей, имеющих требуемую точность размеров, поворота, геометрической формы поверхностей, требуемую их шероховатость и качество поверхностного слоя материала. Для этого исполнительные поверхности основных и вспомогательных баз деталей, как правило, подвергают обработке.

Качество машины. Для того чтобы машина экономично выполняла своё служебное назначение, она должна обладать необходимым для этого качеством.

Под качеством машины понимается совокупность её свойств, определяющих соответствие её служебному назначению и отличающих машину от других.

Качество каждой машины характеризуется рядом методически правильно отработанных показателей, на каждый из которых должна быть установлена количественная величина с допуском на её отклонения, оправдываемые экономичностью выполнения машиной её служебного назначения.

Система качественных показателей с установленными на них количественными данными и допусками, описывающая служебное назначение машины, получила название технических условийи норм точностина приемку готовой машины.

К основным показателям качества машины относятся: стабильность выполнения машиной её служебного назначения; качество выпускаемой машиной продукции, долговечность физическая, т. е. способность сохранять первоначальное качество во времени; долговечность моральная, или способность экономично выполнять служебное назначение во времени; производительность, безопасность работы; удобство и простота обслуживания управления; уровень шума, коэффициент полезного действия, степень механизации и автоматизации и т. д. Основные технические характеристики и качественные показатели некоторых машин и составляющих их частей, выпускаемых в больших количествах, стандартизованы.

Точность обработки.Под точностью обработки понимают степень соответствия обработанной детали техническим требованиям чертежа в отношении точности размеров, формы и расположения поверхностей. Все детали, у которых отклонения показателей точности лежат в пределах, установленных допусков, пригодны для работы.

В единичном и мелкосерийном производстве точность деталей получают методом пробных рабочих ходов, т. е. последовательным снятием слоя припуска, сопровождаемым соответствующими измерениями. В условиях мелкосерийного и среднесерийного производства применяют обработку с настройкой станка по первой пробной детали партии или по эталонной детали. В крупносерийном и массовом производствах точность детали обеспечивают методом автоматического получения размеров на предварительно настроенных станках автоматах, полуавтоматах или автоматических линиях. В условиях автоматизированного производства в станок встраивают наладчики, представляющий собой измерительное и регулировочное устройство, которое в случае выхода размера обрабатываемой поверхности за пределы поля допуска автоматически вносит поправку в систему «станок - приспособление – инструмент - заготовка (СПИЗ)» (технологическая система) и подналаживают её на заданный размер.

На станках, выполняющих обработку за несколько рабочих ходов (например, на круглошлифовальных), применяют устройства активного контроля, которые измеряют размер детали в процессе обработки. При достижении заданного размера устройства автоматически отключают подачу инструмента.

Применение этих устройств повышает точность и производительность обработки путем уменьшения времени на вспомогательные операции. Эта цель достигается также путем оснащения металлорежущих станков системами адаптивного управления процессом обработки. Система состоит из датчиков получения информации о ходе обработки и регулирующих устройств, вносящих в неё поправки.

На точность обработки влияют: погрешности станка и его износ; погрешность изготовления инструментов, приспособлений и их износ; погрешность установки заготовки на станке; погрешности, возникающие при установке инструментов и их настройке на заданный размер; деформации технологической системы, возникающие под действием сил резания; температурные деформации технологической системы; деформация заготовки под действием собственной массы, сил зажима и перераспределения внутренних напряжений; погрешности измерения, которые обусловлены неточностью средств измерения, их износом и деформациями и др. Эти факторы непрерывно изменяются в процессе обработки, вследствие чего появляются погрешности обработки.

Собственная точность станков (в ненагруженном состоянии) регламентирована стандартом для всех типов станков. При эксплуатации происходит изнашивание станка, в результате чего собственная точность его снижается.

Износ режущего инструмента влияет на точность обработки в партии заготовок при одной настройке станка (например, при растачивании отверстий износ резца приводит к появлению конусообразности).

Погрешности, допущенные при изготовлении и износе приспособления, приводят к неправильной установке заготовки и являются причинами появления погрешностей обработки. В процессе обработки, под действием сил резания и создаваемых ими моментов, элементы технологической системы изменяют относительное пространственное положение из-за наличия стыков и зазоров в парах сопрягаемых деталей и собственных деформаций деталей. В результате возникают погрешности обработки. Упругая деформация технологической системы зависит от силы резания и жесткости этой системы.

Применительно к станку под жёсткостью понимают его способность сопротивляться появлению упругих обжатий под действием сил резания. Как правило, жёсткость станка определяют экспериментальным путем.

Процесс резания сопровождается выделением теплоты. В результате изменяется температурный режим технологической системы, что приводит к дополнительным, пространственным перемещениям элементов станка вследствие изменения линейных размеров деталей и появлению погрешностей обработки.

Заготовки, имеющие малую жесткость (L/D > 10, где L – длина заготовки; D – её диаметр), под действием сил резания и их моментов деформируются.

Например, длинный вал небольшого диаметра при обработке на токарном станке в центрах прогибается. В результате диаметр на концах вала получают меньше, чем в середине, т. е. возникает бочкообразность.

В отливках и кованых заготовках в результате неравномерного остывания возникают внутренние напряжения. При резании вследствие снятия верхних слоев материала заготовки происходят перераспределение внутренних напряжений и её деформация. Для уменьшения напряжений отливки подвергают естественному или искусственному старению. Внутренние напряжения появляются в заготовке при термической обработке, холодной правке и сварке.

Под достижимой точностью понимают точность, которая может быть обеспечена при обработке заготовки рабочим высокой квалификации на станке, находящемся в нормальном состоянии, при максимально возможных затратах труда и времени на обработку.

Экономическая точность – такая точность, для обеспечения которой затраты при данном способе обработки будут меньше, чем при использовании другого способа обработки той же поверхности.

Точность деталей.Точность деталей – это степень приближения формы детали к геометрически правильному её прототипу. За меру точности детали принимают значения допусков и отклонений от теоретических значений показателей точности, которыми она характеризуется.

Стандартами, введёнными в действие в качестве государственных стандартов, а также ГОСТ 2.308-79, ГОСТ 24642-81, ГОСТ 24643-81 установлены следующие показатели точности:

- точность размеров, т. е. расстояний между различными элементами деталей и сборочных единиц;

- отклонение формы, т.е. отклонение (допуск) формы реальной поверхности или реального профиля от формы номинальной поверхности или номинального профиля;

- отклонение расположения поверхностей и осей детали, т. е. отклонение (допуск) реального расположения рассматриваемого элемента от его номинального расположения.

Шероховатость поверхности не входит в отклонение формы. Иногда допускается нормировать отклонение формы, включая шероховатость поверхности. Волнистость включается в отклонение формы. В обоснованных случаях допускается нормировать отдельно волнистость поверхности или часть отклонения формы без учета волнистости.

5.3 Рабочая документация технологического процесса

Согласно (ГОСТ 3.1102–81 ЕСТД. Стадии разработки и виды документов) документы, необходимые для описания технологических процессов, разрабатывают в зависимости от типа производства. Кроме того, следует учитывать требования ГОСТ 14.201 ЕСТПП. Обеспечение технологичности конструкций изделия изделий. Общие требования.

Вышеперечисленными документами установлено, что каждый вид технологического процесса по степени детализации содержания разделяется на маршрутный, операционный и маршрутно - операционный.

Маршрутный технологический процесс – процесс, выполняемый по документации, в которой излагается содержание операций без указаний переходов и режимов обработки.

Операционный технологический процесс – процесс, выполняемый по документации, в которой излагается содержание операций с указанием переходов и режимов обработки.

Маршрутно - операционный процесс – процесс, выполняемый по документации, в которой излагается содержание отдельных операций без указаний переходов и режимов обработки.

Комплект форм документов общего назначения для технологического процесса может содержать: маршрутную карту (МК); операционную карту (ОК); карту эскизов (КЭ); ведомость деталей к типовому (групповому) технологическому процессу (операции) (ВТП, ВТО); сводную операционную карту (СОК) и др.

Маршрутная карта (ГОСТ 3.1119) содержит описание технологического процесса изготовления и контроля детали по всем операциям и технологической последовательности. В ней указывают соответствующие данные об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах.

В операционную карту (ОК) вносят описание операции, расчлененной на переходы, с указанием оборудования, оснастки и режимов обработки. ОК применяют в серийном и массовом производстве. К комплекту ОК на все операции технологического процесса прилагают маршрутную карту. При проектировании операций для станков с ЧПУ составляют расчетно-технологическую карту, в которую заносят необходимые данные о траектории движения инструмента и режимах обработки. На основе этой карты разрабатывают управляющую программу станком.

МК и ОК составляют на основе данных чертежей, производственной программы, спецификации, описания конструкций, технических условий и следующих руководящих и нормативных материалов: паспорта металлорежущих станков; каталогов станков, режущих и вспомогательных инструментов, альбомов нормальных приспособлений; руководящих материалов по режимам резания; нормативов подготовительно-заключительного и вспомогательного времени.

МК имеет определенную форму. В её верхнюю часть заносят данные об изготовляемой детали и заготовке, в нижнюю – номер, наименование и содержание операций, а также необходимые для выполнения операций коды, наименования и данные станков, приспособлений, режущих и измерительных инструментов, указывают штучное время, число рабочих и подготовительно заключительное время. На основании технологических карт осуществляют дальнейшее расчёты, связанные с проектированием технологического процесса: качество требуемого оборудования, численность рабочих и размер заработной платы и т. д. К технологической документации относятся рабочие чертежи сборочных единиц и деталей, приспособлений, режущего и измерительного инструмента и т.д.

Карты эскизов и схем наладок содержат графическую иллюстрацию технологического процесса, На каждую операцию вычерчивают эскиз. Эскизы выполняют по определённым правилам: деталь на эскизах вычерчивают в положении обработки на станке. При многопозиционной обработке эскиз выполняют для каждой позиции отдельно. Обрабатываемые на операции (позиции) поверхности указывают толстыми линиями, осевые поверхности – условными обозначениями. На поверхности проставляют размеры и расстояния от баз с допусками, а на базовых поверхностях показывают обозначения элементов по

ГОСТ 3.1107–81.

В схемах наладок показывают элементы конструкции установочных и зажимных элементов во взаимосвязи с пространственными положениями заготовки и инструмента. Инструменты показывают в конечном положении обработки, а направления движения заготовки – стрелками в схемах револьверной операции указывают позиции револьверной головки с инструментами. В них в конце обработки приводят таблицы и другие надписи. На чертеже наладок и карт эскизов указывают место крепления инструментов, наименование и номер операции, модель станка. Для агрегатных станков указывают число головок деталей.

Выбор вида технологического процесса. Классификация деталей.Технологический процесс изготовления детали разрабатывался на основе имеющегося типового или группового технологического процесса. Групповой технологический процесс разрабатывают как единичный на основе использования ранее принятых решений, содержащихся в соответствующих единичных технологических процессах изготовления аналогичных деталей. Деталь относят к действующему типовому, групповому или единичному технологическому процессу на основе её ранее нормированного технологического кода. Этот код разрабатывают на основе технологического классификатора.

Технологический классификатор деталей (ТКД) машиностроения, приборостроения является логическим продолжением и дополнением классификатора ЕСКД ( классов 71 – 76 ), разработанного в качестве информационной части

ГОСТ 2.201. Этот стандарт устанавливает структуру обозначения изделия и основного конструкторского документа. Четырехбуквенный код организации разработчика назначают по кодификации организаций - разработчиков или указывают код, выделенный для организованного присвоения обозначения (эти четыре знака конструкторского кода при выполнении курсовой работы не назначаются). Классификатор ЕСКД позволяет: установить единую государственную классификационную систему обозначения изделий и конструкторских документов для обеспечения единого порядка оформления, учёта, хранения и обращения этих документов; обеспечить возможность использовать конструкторскую документацию, разработанную другими организациями (без ее переоформления); внедрить средства вычислительной техники в сферу проектирования управления; применять коды деталей по классам совместно с технологическими при решении задач технологической подготовки производства с использованием средств электронно - вычислительной техники (САПР, ГПС).

Классификатор ЕСКД включает 100 классов, из которых 51 класс пока

резерв, в котором могут быть размещены новые виды.

Классификатор ЕСКД состоит из следующих документов:

1 Введение;

2 Классы классификатора ЕСКД (49 классов; каждый класс издан отдельной книгой);

3 Алфавитно - предметный указатель классов деталей (классы 71-76);

4 Термины, принятые в классах деталей (классы 71-76);

5 Иллюстрированный определитель деталей (классы 72-76);

Классы 71-76 охватывают детали всех отраслей промышленности основного и вспомогательного производства:

класс 71: детали – тела вращения типа колес, дисков, шкивов, блоков, стержней втулок, стаканов, колонок, валов, осей, штоков, шпинделей и др.;

класс 72: детали – тела вращения с элементами зубчатого зацепления; трубы, шланги, проволочки, разрезные секторы, сегменты; изогнутые из листов, полос и лент; аэродинамические; корпусные, опорные, емкостные; подшипников;

класс 73: детали – не тела вращения корпусные, опорные, ёмкостные;

класс 74: детали – не тела вращения: плоскостные; рычажные, грузовые, тяговые, аэрогидродинамические; изогнутые из листов, полос и лент; профильные; трубы;

класс 75: детали - тела вращения и (или) не тела вращения, кулачковые, карданные, с элементами зацепления, арматуры, санитарно-технические, разветвленные, пружинные, ручки, посуды, оптические, крепежные;

класс 76: детали технологической оснастки, инструмента.

Технологический классификатор деталей (ТКД) создает предпосылки для решения ряда задач, направленных на снижение трудоёмкости и сокращение сроков технологической подготовки производства:

- анализ номенклатуры деталей по их конструкторско - технологическим характеристикам;

- группирование деталей по конструкторско - технологическому подобию для разработки типовых и групповых технологических процессов с использованием ЭВМ;

- унификация и стандартизация деталей и технологических процессов, рациональный выбор типов технологического оборудования;

- тематический поиск и использование ранее разработанных типовых или групповых технологических процессов; автоматизация проектирования деталей и технологических процессов их изготовления.

ТКД представляет собой систематизированный свод наименований общих признаков деталей, их составляющих частных признаков и их кодовых обозначений в виде классификационных таблиц. Структура полного конструкторско-технологического кода детали состоит из обозначения детали и технологического кода длиной четырнадцать знаков. Технологический код состоит из двух частей: постоянная часть из шести знаков – кодовое обозначение классификационных группировок основных признаков; переменная часть из восьми знаков – кодовое обозначение классификационных группировок признаков, характеризующих вид детали по технологическому методу её изготовления.