Технология изготовления детали - "плунжер"

3 Выбор и обоснование  этапов технологического  процесса изготовления, технологических  баз, методов, последовательности  и необходимого  количества операций  обработки поверхностей детали

    На  рисунке 3.1 изображены и пронумерованы обрабатываемые поверхности детали.

    Из  чертежа детали видно, что основными  конструкторскими базами являются поверхности  с номерами 2,4,3,5.

    Анализируя  простановку размеров на чертеже  детали, устанавливаем основные технологические  базы:

• торцы – опорные базы, лишают заготовку одной степени свободы;
• наружные и внутренние цилиндрические поверхности – лишают заготовку четырех степеней свободы.

    Таким образом, цилиндрические поверхности  можно использовать для центрирования  заготовки и для закрепления, торцевые поверхности удобны для  упора при закреплении.

    Разработка  технологического процесса заключается  в правильном выборе порядка следования операций, а также их содержания.

    Одним из первых этапов разработки является составление плана технологического процесса, который является результатом  анализа чертежа детали, вида исходной заготовки  и рекомендаций по обработке деталей типа «переходник».

    Число переходов, необходимых для обработки  каждой из поверхностей детали, их состав по применяемым методам обработки  определяется соотношением характеристик  точности размеров, формы и шероховатости  одноименных поверхностей исходной заготовки и готовой детали.

    Уменьшение  отклонений операционных размеров от их номинальных значений после выполнения технологического перехода выражается уточнением:

     К_m = Т_заг / Т_дет,          (6)

  где: Т – допуск на размер, мм.

 

Рисунок. 3.1 Нумерация обрабатываемых поверхностей

    Существенное  уменьшение исходной погрешности размера  заготовки происходит за 2 первых перехода. В дальнейшем погрешность уменьшается, так как упругие отжатия системы СПИД перестают быть определяющим фактором.

    Зависимость для определения количества переходов  обработки из условия обеспечения  заданной точности размера:

     n_m = lg К_m / lgA,         (7)

  где lgA=0,46 - эмпирическая величина, зависящая от всех условий обработки.

    При этом следует учитывать, что каждый переход обработки резанием повышает точность размера на 2…3 квалитета (черновые – до 4-х квалитетов).

    Уменьшение  шероховатости после выполнения технологического перехода выражается коэффициентом:

     К_w = R_{z заг} / R_{z дет},         (8)

  где R_z – шероховатость заготовки и детали.

     Для определения количества переходов  обработки из условия обеспечения  заданной шероховатости поверхности: 

     n_ш = lg К_w / lgB,        (9)

        где lgB=0,4.

    При определении числа переходов, необходимого для обеспечения заданной шероховатости  поверхности, необходимо учитывать, что  в ходе механической обработки шероховатость поверхности уменьшается сначала резко (после черновых переходов в 4…5 раз), а затем медленно (при выполнении завершающих отделочных переходов – в 1,5…2 раза).

     Разработку  процесса ведем по следующему плану  [ 8, с. 173-174]:

     1. Выявляют наиболее ответственные  (точные) поверхности детали и  другие, требующие многократной  обработки. Намечают виды операций, которые должна пройти каждая  из поверхностей, а вместе с  эти и основные этапы процесса. Все эти поверхности разделяют  на две группы:

а) поверхности, которые лучше обрабатывать совместно с другими;

б) поверхности или комплексы поверхностей, явно требующие обработки в отдельной  операции;

     2. Выявляют поверхности, допускающие  обработку сразу окончательно. Эти  группы можно разделить также  на следующие группы:

а) поверхности, допускающие совместную обработку с другими;

б) поверхности или комплексы, явно требующие отдельной операции.

     3. Рассматривают поверхности по  п.1 а) и предусмотренные для  них операции. Оценивают однородность  этих операций, начиная с самых  грубых и последовательно переходя  к окончательным. Ориентируясь на желательную степень концентрации операций в процессе, объединяют в одну операцию несколько однородных операциях, предусмотренных для отдельных поверхностей. При этом в операции черновые включают  также однородные с ними операции поверхностей по п.2 а).

     С этого момента работу начинают фиксировать  операционными эскизами.

     4. В появившийся в виде первого  наброска план процесса помещают  операции для поверхностей по  п.1 б).

     5. Размещают в плане операции, необходимые  для поверхностей по п.2 б).

     6. Окончательно оценивают все принятые  решения, вносят необходимые исправления.

     7. Включают в план опущенные  слесарные операции, а также операции  немеханические (контроль, промывка, термообработка  и др.).

     Комплексы поверхностей, которые можно обрабатывать совместно при одном установке нет.

     Особенности обработки некоторых поверхностей представлены в        таблице 3.1.

     Для черновой обдирки заготовки применяем  токарные операции.

     Для получения центрального отверстия применяем сверление с последующим зенкерованием.

     Необходимое количество операций обработки поверхностей представлены в таблице 3.1.

     4 Расчет припусков  и операционных  размеров на обработку

В машиностроении при обработке материала различают  два вида припусков: общий припуск  на обработку и операционный (промежуточный).

    Общим припуском на обработку называется слой материала, который должен быть удален в результате выполнения всех предусмотренных технологическим  процессом операций механической обработки  для получения размера и шероховатости  данной поверхности, заданных чертежом и техническими условиями.

    Общий припуск равен сумме операционных припусков [10, c. 5]:

  Z_о =

,

  где   Z_i  - операционные припуски;

        n  - число операций (переходов).

    Операционным  припуском называется слой материала, удаляемый при выполнении данной операции (перехода).

    При обработке любой детали операционные размеры не могут быть выдержаны  абсолютно точно, поэтому на них  необходимо назначить допуск.

    Операционным  допуском называют заданную точность обработки. Он определяет допустимые колебания  операционного припуска и соответствующего операционного размера. Поле операционного  допуска, как правило, направлено в тело детали. Исключение составляет допуск на первую ступень обработки (обдирку).

    Рассматривая  припуска как слой металла, подлежащего  удалению, а соответствующий допуск – как допустимое колебание припуска, необходимо различать минимальный, номинальный (расчетный) и максимальный припуски.

    Минимальный припуск на рассматриваемую ступень  обработки (операцию, переход) равен  слою металла, подлежащего удалению на этой ступени, в том случае, когда  на предшествующей ступени обработки  использован весь допуск, а на данной ступени допуск совершенно не применяется.

    Алгоритм  расчета минимального припуска

    Рассмотрим  на примере обработки наружных поверхностей.

    Номинальный припуск определяется как сумма  минимального припуска Z_min и допуска Т_а, заданного для предыдущей ступени обработки:

     Z_ном = Z_min + Т_а .     (10)

    Максимальный  припуск определяется как минимальный  припуск Z_min, сложенный с суммой допусков (Т_а + Т_в) на предшествующую и данную ступени обработки:

     Z_max = Z_min + Т_а + Т_в .     (11)

    Допуск  на операционный припуск равен разности между максимальным и минимальным  операционными припусками:

     dZ = Z_max - Z_min = Т_а + Т_в ,    (12)

  где   Т_а = a_max – a_min ,

  Т_в = B_max – B_min ,

где a _min – минимальный размер, полученный на предшествующей ступени обработки (операции);

B_max – максимальный размер заданный на выполняемой ступени    обработки.

    Установление  оптимальных величин припусков  и допусков по всем технологическим  переходам имеет большое технико-экономическое  значение.

    Недостаточные припуски на обработку не обеспечат  удаление дефектных поверхностных  слоев металла и получения  требуемой точности и шероховатости  обработанной поверхности [10, с. 24]. Под  оптимальным припуском на механическую обработку понимается припуск, обеспечивающий устойчивое получение годной продукции  при наименьшей себестоимости.

    Выбор операционных допусков не менее важен, чем выбор припусков.

    Определение припусков на механическую обработку  может производиться двумя методами: расчетно-аналитическим и нормативным  опытно-статистическим.

    Методы  определения припусков рассмотрим на примере обработки данной детали  для поверхности “6” Æ15 h12.

4.1 Расчет припусков  и операционных  размеров на диаметральные поверхности   представители расчетно-аналитическим методом

    При определении припусков  расчетно-аналитическим  методом рассчитывают минимальный  припуск для тел вращения на диаметр  по следующей зависимости [10, с. 11]:

     2Z_min = 2·(Rz_i-1 + h_i-1 + ),    (13)

где  Rz_i-1  - высота неровностей поверхности, оставшихся при выполнении предшествующего перехода;

h_i-1  - глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при    выполнении предшествующего перехода;

D_i-1  - пространственные отклонения, возникшие на предшествующем переходе;

e_i  - погрешности установки на выполняемом переходе.

    Составляющие  припуска, входящие в формулу 2Z_min , определяются с учетом принятых методов обработки поверхностей (таблица 3.1), способов базирования и закрепления заготовки (см. предварительный план обработки), точности оборудования и оснастки.

    Результаты  вычислений заносятся в таблицу (таблица 4.1) : 
 

4.2 Расчёт припусков  на обработку операционных