4737

Основы технологии производства установок ЛА

Книга

Производство и промышленные технологии

Основы технологии производства установок ЛА. Основные понятия и определения. Процесс изготовления изделия проходит много этапов, начиная с добычи руды (продукт природы) и превращения её на металлургических предприятиях в металл или по...

Русский

2012-11-25

8.68 MB

40 чел.

Раздел 1. Основы технологии производства установок ЛА.

1.1. Основные понятия и определения.

Процесс изготовления изделия проходит много этапов, начиная с добычи руды (продукт природы) и превращения её на металлургических предприятиях в металл или полуфабрикат. Полученный полуфабрикат подвергается различным видам обработки и  в результате   превращается в готовые детали, а  после сборки в готовые изделия.

В зависимости от сложности изделия часть деталей, узлов или агрегатов могут изготавливать на разных предприятиях и поставлять в виде комплектующих на головное предприятие, где  производится окончательная сборка и отладка изделия.

Таким образом, для превращения продукта природы в готовое изделие  служит производственный процесс, который для каждого предприятия имеет свою специфику. В общем случае, производственным процессом называется  совокупность всех действий связанных с превращением продукта природы (полуфабриката) в полезное для человека изделие.

Производственный процесс изготовления включает в себя все этапы, начиная с получения заготовок из полуфабрикатов и кончая контролем выходных параметров изделия. В него входят различные виды  обработки  ( механическая, термическая, электрохимическая и т.д.). Кроме этого осуществляется контроль, сборка, окраска, транспортировка, испытания и т.п. Каждый из этапов производственного процесса осуществляется в отдельных цехах или участках, в зависимости от вида обработки, или этапа изготовления.

Часть производственного процесса, связанная с качественным изменением продукта природы или полуфабриката с помощью орудий труда, называется технологическим процессом.

Под качественным изменением понимается, изменение физико-механических свойств материала, формы, размеров, чистоты поверхностей, относительного положения деталей или узлов при сборке,  внешнего вида (окраска), регулировка или настройка выходных параметров, контроль качества и т.п.

В свою очередь любой технологический процесс состоит из более мелких структурных единиц, частных технологических процессов, связанных с особенностями  обработки  деталей на различных этапах изготовления и сборки изделия.

Законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте, одним или группой рабочих, называется операцией. Под операцией понимается обработка поверхности или поверхностей детали на одном станке, одним или несколькими инструментами. Под операцией сборки понимается соединение деталей, в результате которого они занимают требуемое положение, указанное в сборочном чертеже.

 Переход – законченная часть операции, выполняемая на одном станке, одним инструментом, при обработке одной поверхности. Обработка поверхности может быть произведена за один или несколько проходов.

Проход - однократное движение режущего инструмента, в результате   которого с поверхности детали снимается один слой материала.

позиция – фиксированное положение, занимаемое заготовкой или сборочной единицей при выполнении  определённой части операции.

Слой материала, удаляемый в процессе механической обработки с поверхности заготовки, для достижения требуемой точности, называется припуском. Величина припуска зависит от типа заготовки и точности обрабатываемой поверхности.

Разность между  наибольшим и наименьшим предельными размерами готовой детали называется допуcком.  В литературе допуск обозначается буквой.

Верхнее и нижнее отклонение – алгебраическая разность между наибольшим или наименьшим предельным и номинальным размерами.

Предельные отклонения на чертежах могут указываться:  условными обозначениями, например, 18Н7, 15е8, числовыми значениями, например,18+0,021, 15

Для превращения заготовки в готовую деталь её подвергают различным видам обработки, снимая при этом с её поверхности слой материала определённой величины. Величина снимаемого слоя материала называется припуском заготовки.

 Припуск заготовки может быть снят водной или нескольких операциях, в зависимости от точности изготовления детали, её конфигурации, применяемых материалов, покрытий и физико-механических свойств поверхностного слоя.

Если припуск снят  в одной операции (за один или несколько проходов) то говорят, что поверхность обработана начисто или окончательно.

Если припуск снят за несколько операций, различным инструментом и на различном оборудовании, то каждой операции соответствует свой припуск, который называется операционным припуском. От операции к операции операционный припуск как правило уменьшается, а точность изготовления повышается.

В связи с этим все виды операций можно разделить на: обдирочные, черновые, чистовые, , окончательные и отделочные.

Обдирочная операция – первая операция обработки поверхности, точность обработанной поверхности низкая. Обдирочная операция применяется при больших припусках,  когда поверхность заготовки выполнена достаточно грубо (литьём, штамповкой, ковкой или из стандартного  профиля).

Черновой операцией называется такая операция, если за ней следует аналогичная по методу обработки, но более точная операция. Черновая операция служит для выравнивания поверхности заготовки и величина снимаемого припуска меньше чем при обдирочной операции.

Чистовая операция следует за черновой обработкой поверхности и может производиться тем же инструментом, но при других режимах обработки. Чистовая обработка может быть и окончательной, в зависимости от заданной точности изготовления.

Окончательная операция является последней и обеспечивает точность требуемую рабочим чертежом.

Отделочной операцией называют окончательную операцию, если она выполняется  со снятием очень малого припуска, когда точность изготовления очень высокая (тонкое шлифование, притирка и т.д.).

Количество операций при обработке детали зависит от её формы, размеров, требуемой точности и физико-механических свойств поверхностного слоя. Чем сложнее деталь, тем на большее количество операций членится технологический процесс её изготовления.

1.2. Виды производства.

В зависимости от   сложности выпускаемых изделий и их количества, различают три вида производства: массовое, серийное и единичное. Каждое из видов производств характеризуется своими особенностями.

 Массовое производство предполагает изготовление изделий, деталей или заготовок в массовом количестве по неизменяемым чертежам в течении длительного промежутка времени. Массовое производство характеризуется расположением оборудования в последовательности выполнения операций. Применением высокопроизводительного оборудования (специальных и агрегатных станков), специальных приспособлений и инструмента, транспортных устройств, для передачи заготовок и деталей вдоль поточной линии, автоматизацией и механизацией технического контроля.

 Серийное производство определяется периодическим изготовлением партий изделий, деталей или заготовок за определённое время при неизменяемых чертежах. Характеризуется применением высокопроизводительного оборудования, станков с числовым программным управлением. Серийное производство может быть крупносерийным, серийным и мелкосерийным.

 Единичное производство предполагает изготовление изделий, деталей или заготовок единицами или малыми партиями, повторное изготовление которых, как правило, не предусматривается. Как правило, единичное изготовление установок оснащения ЛА осуществляется опытными конструкторскими бюро (ОКБ), которые характеризуются применением универсального  оборудования, станками с ЧПУ и др.

      В зависимости от типа производства технологические процессы разрабатывают по принципу дифференциации или концентрации операций.

 Концентрацией называют процесс объединения операций на одном рабочем месте. Это особенно относится к процессам сборки.

     При дифференциации каждую операцию закрепляют за одним рабочим местом.

Концентрацию применяют, как правило, в единичном и мелкосерийном производствах. На крупносерийных заводах концентрацию проводят при применении оборудования с большим количеством инструмента.

Широкая номенклатура и небольшие партии изготавливаемых изделий не позволяют равномерно загрузить имеющиеся оборудование.  Для этого на опытных предприятиях  и единичных производствах стремятся станки объединить в группы по их типам. Создаются участки токарных, фрезерных, шлифовальных станков, которые позволяют несколько повысить коэффициент их загрузки.

   Несколько более совершенной системой являются замкнутые производственные участки, которые находят применение на опытных заводах по изготовлению авиационных установок. Такие участки  организуют с учётом изготовления определённых групп деталей и узлов и укомплектованы соответствующими типами токарных и фрезерных станков, иногда и другим оборудованием.

    Наиболее совершенной формой  организации является поточное производство с её разновидностями.  Отличительной особенностью данного производства является постоянство движения изделия и выход их с постоянной величиной такта. Оборудование на участке расставляют по технологическому признаку. При такой организации производства ещё большие возможности по сокращению переходов, автоматизации основных и вспомогательных процессов, лучшему использованию производственных площадей, загрузке оборудования.  При разработке технологического процесса для поточного производства операции дифференцируют ( или концентрируют) с таким учётом, чтобы они равнялись или были кратными такту выпуска продукции. Технологические процессы, разрабатываемые для различных видов производства, проектируют всегда с таким расчётом, чтобы, используя существующие на данном заводе современные технологические процессы, обеспечить высокое качество продукции при наименьших затратах на их изготовление.

 На опытных предприятиях и в единичном производстве в ряде случаев проводят типизацию технологических процессов с целью приближения единичного и мелкосерийного производства к серийному и получить вытекающие из этого производственные и экономические выгоды. Типовой технологический процесс разрабатывают для группы деталей, подобных по конструкции и технологии производства. Детали классифицируют по конструктивно- технологическим признакам для выявления определённых групп деталей ( классы втулок, штырей, гнёзд, рычагов и т.д.). На данные группы деталей разрабатывают единый технологический процесс, проектируют, изготовляют оснастку и инструмент, производят комплексные настройки станков.

 1.3. Классификация технологических процессов.

Разработка новых технологических процессов обработки деталей приводит к необходимости строгой классификации существующих технологических процессов. Эта классификация должна быть основана на объективных критериях, позволяющих оценивать и перспективность процесса, и его относительную значимость в  множестве процессов. До настоящего времени не создано стройной классификации технологических процессов. Попытку создать такую классификацию сделал доктор технических наук В.В.Швец. Было предложено все виды технологических процессов обработки в машиностроении оценивать по наиболее существенным параметрам – затратам энергии на их осуществление и скорость протекания процессов.

Материалы и заготовки, применяемые для изготовления деталей установок, представляют собой, как правило, твёрдые тела. В процессе производства материалам и заготовкам придают определённую форму м заданными размерами и необходимыми механическими , физическими и химическими свойствами. Выполнение каждого технологического процесса сопровождается расходом определённого количества энергии и рабочего времени на его осуществление. Энергия расходуется на ослабление и преодоление сил связей между атомами и молекулами заготовки. При этом возможны три случая.

Первый случай – объём исходного материала равен объёму готового изделия.

Второй случай – объём исходного материала больше объёма готового изделия.

Третий случай – объём исходного материала меньше объёма готового изделия.

Первая группа технологических процессов объединяет процессы холодного и горячего деформирования, литья, термической обработки, процессы переработки неметаллических материалов и другие процессы.  При этом отходы в виде литников, прибылей, облоя и другие не учитываются. Эта группа технологических процессов только перераспределяет объём исходного материала в заданном направлении и придаёт ему необходимые свойства.

Вторая группа технологических процессов связана с необходимостью удаления части материала с исходной заготовки. В эту группу входят все процессы резания, электрохимические, электрофизические, химические и другие процессы. Все они связаны с нерациональным расходом материала.

Третья группа объединяет технологические процессы, которые связаны с нанесением материала на исходную заготовку. Это процессы гальванического и лакокрасочного покрытий, газопламенного и плазменного напыления материалов, нанесение термозащитных покрытий и другие процессы, сопровождаемые увеличением объёма исходной заготовки.

            1.4. Особенности технологии производства установок.

Современная технология производства установок имеет ряд особенностей продиктованных их назначением и  предъявляемыми к ним требованиями.

  Главными требованиями являются надёжность и высокая эффективность. Для обеспечения этих требований установки должны иметь достаточную прочность и жёсткость, высокую  точность элементов, быть удобны в эксплуатации и безотказны в течение всего гарантийного срока службы. Это влечет к применению специальных марок материалов, новых технологических процессов, оборудования и т.д.

   К особенностям производства установок можно отнести :

  1.  Применение высокопрочных, жаропрочных и нержавеющих сталей, титановых сплавов с пределом прочности 120 – 200 кг/мм2., для чего требуется внедрение новых технологических процессов механической и термической обработки. При этом трудоёмкость изготовления деталей увеличивается  в 1.5 раза.
  2.  Применение рациональных заготовок – для снижения трудоёмкости и материалоёмкости. Все виды литья, точная объёмная штамповка, применение спецпрофилей и т.д.
  3.  Средний класс точности изготовления деталей  находится в диапазоне 9-12 квалитетов точности.
  4.  Обеспечение взаимозаменяемости по местам стыков с Л.А., грузом и агрегатами, с помощью специальной оснастки и методов изготовления.
  5.  Применение повышенной чистоты обработки поверхностей сильно нагруженных деталей ( подводное полирование, виброхимическая  и  виброаброзивная обработка, алмазное выглаживание, хонингование и т.п.)
  6.  Большой объём испытаний: заводские, типовые, специальные, государственные, которые в свою очередь подразделяются на ряд этапов.
  7.  Многономенклатурность изделий изготавливаемых на одном предприятии.

1.5. Резервы повышения производительности труда при

изготовлении установок.

Запуск установок в серийное производство осуществляется небольшими  партиями.

   Обычно  на предприятии изготавливают несколько различных изделий, что затрудняет применение высокопроизводительных технологических процессов, оборудования, специальных и агрегатных станков. Основными направлениями повышения производительности  изготовления являются:

-повышение технологичности конструкции;

-унификация и стандартизация элементов конструкции;

-применение гибких технологических процессов.

   Технологичные конструкции получаются в результате конструкторской разработки, когда конструктор закладывает в разрабатываемое изделие решения, отвечающие современному уровню развития  производства и технологии. Только после прохождения всех этапов  отработки  и внедрения в серию можно говорить о технологичности конструкции.

Под технологичностью конструкции изделия понимается совокупность свойств конструкции, которые обеспечивают изготовление, ремонт и техническое обслуживание изделия с наименьшими затратами труда, в сравнении с аналогичными конструкциями , при одинаковых условиях их изготовления, эксплуатации, при одних и тех же показателях  качества.

     Унификация и стандартизация конструкции изделия  предполагает не только использование унифицированных и стандартизированных узлов, деталей, в соответствии с государственными или отраслевыми стандартами, но и унификацию по функциональному назначению. Унифицированная установка позволяет выполнять большее количество функций. Для установок оснащения это значит, что на неё может быть установлено большее количество различных изделий (грузов).

Учитывая, что установки ЛА выпускаются малыми партиями, а номенклатура изделий, изготовляемых на одном предприятии, может быть достаточно большой, применение гибких производственных процессов (систем) позволяет в значительной степени сократить затраты труда. Гибкая производственная система (ГПС) – это совокупность станков с ЧПУ, гибких производственных модулей (ГПМ), универсального и специального  оборудования с системой обеспечения их функционирования в автоматическом режиме.

Раздел 2. Технологичность конструкции изделия. (ТКИ)

  1.   Общие сведения.

Технологичность понятие относительное, так как одну и туже деталь или изделие можно изготовить различными технологическими процессами. ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его конструктивные особенности, так как при разработке конструкции могут быть приняты различные конструктивные решения обеспечивающие достижение поставленной цели.

Конструктор разрабатывая конструкцию изделия придаёт ему такие конструктивные свойства, которые определяют уровень затрат на изготовление, техническое обслуживание и ремонт.

Совокупность свойств изделия, определяющих надёжность работы при достижении оптимальных затрат труда в изготовлении и эксплуатации, для заданных показателях качества, объёма выпуска и условий производства, называется технологичностью  конструкции изделия (ТКИ).

Конструкция изделия характеризуется  выбранной компоновочной схемой, взаимным расположением составных частей и их конструктивными особенностями, формой и расположением поверхностей деталей и типом соединений, размерами, материалами и рядом других показателей.

 

  1.   Свойства характеризующие качество изделия.

Качество изделия, наряду с технологичностью конструкции, характеризуется в общем случае его функциональностью, т.е. способностью изделия отвечать заданным техническим требованиям, при обеспечении надёжности, экономичности, безопасности и эстетичности.

Требования надёжности (безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость)  обеспечивают выполнение изделием при эксплуатации заданных техническим заданием (ТЗ) требований. Реализация этих требований приводит к затратам трудовых, материальных и энергетических средств при изготовлении изделия, эксплуатации и  тесно связана с ТКИ.

Под экономичностью понимается выполнение изделием заданных функций при использовании выделенных для этого материальных, энергетических и других средств в объёмах соответствующих установленным нормам.

В процессе разработки конструкции изделия и проработке вопросов технологичности необходимо учитывать вопросы безопасности, которые могут проявиться не только при эксплуатации установок ЛА, на которых размещаются  средства поражения (СП), но и на этапах изготовления и испытаний.

Эстетичность изделия является одной из форм художественно – конструкторского решения при обеспечении технологичности конструкции. Как правило эстетично спроектированное изделие или деталь близка к оптимальному (по уровню затрат) решению и рациональному конструкторскому исполнению.

  1.   Оценка технологичности конструкции.

Под оценкой технологичности конструкции изделия понимается комплекс мероприятий обеспечивающих ТКИ в целом или отдельных свойств, сопоставление свойств разработанного изделия со свойствами существующего прототипа и принятия решений по совершенствованию конструкции. Для оценки технологичности конструкции применяются два метода: качественная  и количественная оценка ТКИ.

 

2.3.1.Качественная оценка.

Качественная оценка ТКИ основана на инженерно – визуальных методах и проводится по отдельным конструктивным и технологическим признакам.

Качественная (сравнительная) оценка вариантов конструкции допустима на всех этапах проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определения степени различия технологичности сравниваемых вариантов.

Качественная оценка проводится высококвалифицированными специалистами промышленности, конструкторами и технологами в процессе проектирования изделия и предшествует количественной оценке.. Качественная оценка ( хорошо – плохо, допустимо – недопустимо) даётся на основании анализа соответствия его основным требования к производственной и эксплуатационной ТКИ.

При сравнении различных вариантов конструктивных решений качественная оценка позволяет выбрать лучший вариант или, при необходимости, перейти к количественным ( численным) значениям показателей ТКИ.

Уровень технологичности конструкции изделия Ку определяется как отношение достигнутого показателя технологичности к значению базового показателя заданного в техническом задании.

  Ку= К/Кб 

2.3.2. Количественная оценка ТКИ.

Количественная оценка ТКИ основана на инженерно-расчётных методах и производится по конструктивно-технологическим показателям.

Количественная оценка может производиться по планируемым показателям, когда изделие разрабатывается по ТЗ (техническое задание), которым установлены базовые показатели ТКИ, а также по непланируемым показателям, когда необходимо выбрать лучшее решение из ряда равноценных, по рассматриваемым свойствам.

Инженерно-расчётный метод оценки позволяет сопоставить, численные, значения показателей ТКИ проектируемого изделия, и изделия прототипа, принять решение по совершенствованию конструкции.

Количественные показатели ТКИ подразделяются на две группы: абсолютные и относительные показатели.

В свою очередь каждая из групп  содержит достаточно большое количество частных показателей, позволяющих, более подробно, оценить ТКИ. В каждом конкретном случае оценка  ТКИ может производиться по основным (базовым) и дополнительным показателям, характеризующим совершенство конструкции и выбранных технологических процессов изготовления.

К основным показателям производственной технологичности конструкции относятся: себестоимость и трудоёмкость изготовления.

Дополнительные (вспомогательные) показатели ТКИ позволяют выявить недостаточно грамотные конструкторские и технологические решения.

2.3.2.1. Основные показатели.

а) Трудоёмкость изготовления изделия – суммарная трудоёмкость технологических процессов изготовления изделия без учёта покупных изделий, выражается в нормо-часах затраченных на определённый вид производственного процесса и может быть представлена  следующеё формулой.

 

где:    Тзаг.i -  трудоёмкость заготовительных работ i-ой детали, включает в себя затраты связанные с получением заготовок различными технологическими процессами ( литьём, штамповкой, ковкой и т.д.);

Тмех.i -   трудоёмкость механической обработки i-ой детали, включает в себя затраты связанные со снятием определённого слоя материала различными методами ( точением, фрезерованием, строганием, протягиванием и т.д.);

Тупр.i -    трудоёмкость упрочняющего i- го технологического процесса

( цементация, термическая обработка, алмазное выглаживание и пр.);

Тп.i   -     трудоёмкость i – го технологического процесса нанесения покрытия

(гальванического, лакокрасочного, напыления и т.д.);

Тсб.i  -     трудоёмкость i – го технологического процесса сборки ( узла, агрегата, секции и изделия в целом);

Тисп.i   -     трудоёмкость  i – го испытания проводимого в процессе изготовления и контроля выходных параметров и надёжности работы ( узла, агрегата, изделия).

б)  технологическая себестоимость изделия Сизд. – себестоимость изготовления изделия, определяемая суммой затрат на осуществление технологических процессов изготовления изделия без учёта покупных изделий. Определяется по формуле аналогичной трудоёмкости;

в)     уровень технологичности конструкции по трудоёмкости изготовления –

отношение достигнутой трудоёмкости изготовления к базовому показателю трудоёмкости изготовления;

г)   уровень технологичности конструкции по себестоимости изготовления –

отношение достигнутой технологической себестоимости изготовления изделия к базовому показателю технологической себестоимости.

 

2.3.2.2. Дополнительные показатели.

Дополнительные показатели технологичности конструкции изделия подразделяются на технико-экономические и технические.

 Технико-экономические показатели.

Технико-экономических показателей технологичности изготовления изделия достаточно много, рассмотрим некоторые из них.

Относительная трудоёмкость вида процесса изготовления

где  Тпр.i –  трудоёмкость частного технологического процесса одного вида (механической обработки, сборки, электромонтажа, испытания и т.д.); n – количество частных технологических процессов одного вида. Тизд. – трудоёмкость изготовления изделия;

Относительная трудоёмкость заготовительных работ

где  Тзаг -  трудоёмкость изготовления конкретного вида заготовки изделия; Тизд. – трудоёмкость изготовления изделия; n – количество видов заготовок.

Коэффицмент взаимозаменяемости

 

где  Твз. – трудоёмкость сборки изделия без пригоночных и селективных работ.

где  Твз. – трудоёмкость сборки изделия без пригоночных и селективных работ.

   Технические показатели ТКИ.

Коэффициент унификации изделия

где  Nу – количество унифицированных сборочных единиц изделия и его унифицированных деталей, не вошедших в состав сборочных единиц; N – общее количество составных частей изделия; Nкр.- количество стандартных крепёжных деталей.

Коэффициент унификации деталей

 

где Nу.дет. – количество унифицированных деталей; Nд – общее количество деталей.

Коэффициент стандартизации изделия

 

где  Nст. – количество стандартных сборочных единиц изделия и его стандартных деталей, не вошедших в состав сборочных единиц;

Коэффициент применения типовых технологических процессов

 

где  Nт.т. –количество типовых технологических процессов изготовления изделия; Nт –обще количество применяемых при изготовлении изделия технологических процессов.

Коэффициент использования материала

 

где  - масса готового изделия или детали;  - масса материалов, необходимая для изготовления одного изделия, без массы покупных изделий или одной детали..

Коэффициент шероховатости поверхности

 

где ШСР.- средняя шероховатость всех обрабатываемых поверхностей деталей и сборочных единиц изделия без учёта покупных изделий.

 2.4. Технологические требования к конструкции установок.

Несмотря на относительный характер понятия технологичности конструкции, можно сформулировать ряд общих положений, повышающих производственные показатели установок, которые следует учитывать при конструировании. Однако эти требования не должны ограничивать конструктора в его творческой деятельности, а наоборот, помогать ему в решении поставленной задачи.

На основании опыта, накопленного в процессе производства установок  ЛА, можно сформулировать ряд общих технологических требований к ним.

Рациональный выбор компоновки. Основным требованием к конструкции является простота компоновочной схемы. В большинстве случаев выбор компоновочной схемы предопределяет выходные параметры установки или её агрегатов, технологию и уровень трудоёмкости изготовления в производстве. Дальнейшая отработка конструкции на технологичность может оптимизировать отдельные сборочные единицы и детали, технологические процессы создания установки, но снизить ниже определённого уровня затраты труда, средств и материалов в рамках данной компоновки не удаётся.

Обеспечение независимой и параллельной сборки.

В процессе конструирования необходимо рационально членить изделие на сборочные единицы, в целях обеспечения их независимой сборки и контроля. Технологические разъёмы должны быть выбраны в таких количествах и расположены в таких местах, чтобы не снижалась точность и другие технические характеристики установки и обеспечивался достаточный фронт работ в серийном производстве.

При создании самостоятельных сборочных единиц их конструкция должна быть законченной и иметь определённые выходные параметры, чтобы при общей сборке не требовалось производить подгонку, разборку или регулировку.

При назначении разъёмов необходимо предусматривать возможность свободных подходов к местам крепления и соединения сборочных единиц, агрегатов и готовых изделий. Конструкция соединений и их виды должны обеспечивать возможность механизации и автоматизации процессов сборки. Желательно, чтобы сборочные единицы имели базовую деталь, являющуюся жёстким носителем размеров и не деформировались при действии монтажных усилий в процессе сборки.

Проектирование с использованием нормализованных и унифицированных устройств и агрегатов.

При проектировании новой конструкции необходимо обеспечить повышение серийности производства установки. В первую очередь этого добиваются путём стандартизации и унификации изделий (деталей, узлов, агрегатов). Применение освоенных в серийном производстве стандартных и унифицированных изделий, обладающих функциональной взаимозаменяемостью, с необходимыми выходными характеристиками, позволяет обеспечить высокую надёжность и точность работы установки. Процессы сборки при использовании унифицированных устройств и агрегатов значительно проще ввиду их полной взаимозаменяемости в конструкции.

Уменьшение количества деталей, входящих в сборочную единицу и сокращение количества наименований деталей.

Добиться сокращения деталей можно рационально спроектированной конструкцией сборочной единицы или объединением  нескольких деталей в одну, отвечающую требованиям технологичности.

Всякое увеличение количества деталей в изделии повышает трудоёмкость его изготовления, снижает точность и надёжность, увеличивает массу. В ряде случаев целесообразно вместо нескольких простых деталей проектировать одну сложную.

Количество наименований деталей в конструкции существенно сказывается на её технологичности. Чем меньше наименований деталей, тем технологичнее конструкция установки.

Снижение массы.

Масса изделия в первую очередь определяется принятыми конструктивно-технологическими решениями, выбором компоновочной схемы, членением конструкции на самостоятельные сборочные единицы. Кроме того, масса установки во многом зависит от выбора материалов и типа заготовок, уровня точности и видов соединений деталей между собой и других факторов.

Обоснованный выбор баз, системы простановки размеров, допусков и шероховатостей поверхностей.

Конструкции установок ЛА насчитывают большое количество наименований деталей. Каждая деталь выполняет определённую функцию в составе изделия. В соответствии с этим и подход к конструированию деталей должен быть разным, начиная от выбора материалов, термической обработки и кончая назначением допусков на размеры и шероховатости поверхностей.

 При этом необходимо чётко различать поверхности каждой детали. Как известно все поверхности делятся на свободные, основные (конструкторские), технологические и измерительные. Эти поверхности при проектировании детали выполняют функции базовых, для простановки и увязки размеров друг с другом.  При механической обработке поверхности выполняют функции баз для фиксации детали на установочных поверхностях элементов станка или приспособления. В процессе проектирования желательно совмещать конструкторские, технологические и измерительные базовые поверхности.

Допуски на эти поверхности устанавливаются исходя из условий работы агрегата или установки в целом. Желательно при назначении допусков укладываться  в пределы экономически обоснованной точности, но если расширение допусков повлияет на работу изделия, то этого делать не следует.

Степень точности и величина шероховатости поверхностей значительно влияет на стоимость изделия. Устанавливать их следует рационально, исходя из служебного назначения поверхности.

Применение в конструкции стандартных изделий.  

К стандартным деталям относятся все элементы крепежа (болты, винты, шпонки, штифты и пр.), т.е. гостированные элементы, которые производят на специализированных заводах.

Проектирование оригинальных изделий крепежа приводит к увеличению трудоёмкости изготовления изделия и проектирования.

Рациональный выбор материалов.

Применение тех или иных марок материалов в конструкции должно быть строго обосновано. Следует выбирать технологичные для данного вида заготовок и планируемого технологического процесса материалы. Все они должны быть апробированы в производстве. После разработки чертежей необходимо произвести унификацию используемых материалов и сократить их номенклатуру до минимума.

При создании новых конструкций следует придерживаться ограничительных справочников на материалы, разрешённые к применению в установках.

Применение рациональных заготовок.

Для изготовления деталей необходимо предусматривать  использование только рациональных заготовок. Рациональные заготовки, это заготовки которые по своей форме приближаются к готовой детали. Конструкции деталей из литых, штампованных, прессованных  заготовок должны содержать указания по механической обработке только сопрягаемых поверхностей.

Применение рациональных заготовок зависит от объёма производства (массовое, серийное, единичное), от физико-механических свойств материала заготовки, конфигурации детали и условий её работы в изделии

Рассмотренные общие технологические требования, предъявляемые к установкам ЛА, для других изделий могут быть несколько иными.

Кроме того, большое количество разнообразных изделий вызывает необходимость разрабатывать частные технологические требования к каждой группе деталей.

Раздел 3.  Основы обеспечения качества изготовления.

Современные установки характеризуются: -применением материалов имеющих высокие показатели по прочности и устойчивости к различным видам воздействий; - высокой эффективностью и надёжностью.

Установка считается качественной если она сохраняет свою работоспособность и выходные характеристики в течении всего срока службы. Под качеством следует понимать полное соответствие установки чертежам и ТУ на её изготовление.

Основными критериями обеспечения качества изготовления являются точность и качество поверхностного слоя. Наряду с этими критериями могут рассматриваться и другие.

3.1. Точность технологического процесса

Точность обработки – степень соответствия полученного изделия заданным геометрическим параметрам. Для оценки точности изготовления принято 19 квалитетов точности, каждый квалитет имеет свой диапазон отклонений, в зависимости от размера.

Отклонение фактических параметров изделия от теоретических   называется  погрешностью изготовления.

Допустимая погрешность геометрических параметров на деталь или изделие  называется допуском на изготовление. Под точностью изготовления понимается отклонение обработанной поверхности от перпендикулярности, параллельности, плоскостности и т.д. Погрешности, которые образуются в процессе изготовления, называются производственными погрешностями и возникают вследствие влияния различных производственных факторов.

Все погрешности, возникающие при обработке на металлорежущих станках, делятся на три группы: систематические, закономерно  изменяющиеся, случайные.

 Систематические погрешности возникают вследствие ошибок конструктора, технолога и настойки станка на выполнение требуемого размера.

 Закономерно изменяющиеся погрешности возникают вследствие износа инструмента и зависят от физико-механических свойств  обрабатываемой детали, материала инструмента, изменения температуры.

 Случайные погрешности возникают вследствие деформации системы СПИД (станок, приспособление, инструмент, деталь), неточности станка, вибраций и т.д. В процессе обработки заготовки, в зависимости от величины снимаемого слоя материала, силы резания оказывают влияние на деформацию, как заготовки ,так и элементов оборудования. Упругие деформации системы СПИД  вызывают рассеивание размеров деталей при обработке. В результате влияния различных производственных факторов форма готовой детали может отличаться от теоретической, в частности при изготовлении детали точением поверхность может иметь Рис.3.1

Конусность  Бочкообразность  Корсетность

       Огранка

  Элипсность

   Рис.3.1

Погрешность, которая выявляется в процессе измерения готовой детали, является суммарной. Суммарная погрешность получается в результате суммирования ряда составляющих погрешностей , каждая из которых обусловлена каким-либо отдельным первичным фактором. Для обеспечения требуемой точности необходимо чтобы суммарная погрешность изготовления была меньше или равна полю допуска.

                        

     

3.1.1.Оценка точности технологического процесса.

Для анализа производственных погрешностей применяются различные методы, которые позволяют оценить точность выбранного технологического процесса. Наиболее часто применяются аналитический и статистический методы оценки точности.                                                

Аналитический метод требует математического описания всех первичных факторов влияющих на погрешность обработки, метод достаточно трудоёмкий и применяется в отдельных случаях.

Статистический метод основан на положениях теории вероятности и математической статистики, при этом анализируются как закономерно изменяющиеся , случайные факторы влияющие на погрешность изготовления, так и систематические погрешности. Для анализа точности выбранного технологического процесса производят измерение фактических размеров партии деталей и строят кривую распределения.

Разность между минимальным и максимальным фактическими размерами  измеренных деталей разбивают на равные интервалы. Определяют количество размеров деталей в каждом интервале. Построение кривой производят в следующей последовательности. На оси абсцисс обозначают поле рассеивания размеров, которое определяется как разность между фактическим максимальным и минимальным размерами Хф.мах – Хф.мин. = Хф, полученными в результате измерений, в выбранном масштабе.. Хф – фактическое поле рассеивания размеров при обработке деталей. Полученное поле рассеивания делят на  n интервалов.  Из середины каждого интервала, по оси ординат, откладывают относительную частоту W = m /N , где m– количество размеров деталей попавших в данный интервал, N – общее количество деталей в измеряемой партии.  По полученным точкам строят ломанную кривую фактического распределения размеров см. рис.3.2     Чем больше партия деталей тем  плавнее становится ломанная кривая, и по своему виду приближается к кривой закона нормального распределения ( кривой Гаусса) описываемой уравнением

                           Y = (х) = е -

где   - средне квадратичное отклонение случайной величины аргумента определяется по формуле

   =

где хi –  среднее значение  i –го интервала, хср. –средне арифметическое значение размеров партии деталей или центр группирования размеров, N – общее количество деталей в партии, n – количество интервалов.

 

   Рис.3.2

Хср. =   

На график наносят величину поля допуска = Хд.мах -  Хд.мин ,где Хд.мах и  Хд.мин  соответственно минимально и максимально  допустимые отклонения размера детали, величина заданная конструктором.

Определяется величина смещения центра группирования размеров  аi относительно середины поля допуска

                    

Исследования показывают, что, при оценке точности технологического процесса, основным условием является выполнение следующих требований: аi = 0,  рис.3.3. Из теории вероятности и математической статистики известно что в интервале 6 находится 99,73%  площади под кривой  нормального распределения, или всех размеров обработанных деталей. В процессе механической обработки, при выполнении данного условия,  все детали будут изготовлены в соответствии с требованиями чертежа. Для  исключения систематической ошибки () настройка станка обычно производится на середину поля допуска.

Рис.3.3

Подбор оборудования для автоматического получения размеров в границах заданного поля допуска обычно производится таким образом, чтобы в этих границах укладывалась вся практически существенная часть кривой распределения.

При соблюдении этих двух условий за границы поля допуска будет выходить только 0,27% всех изготовленных изделий – количество, которое обычно принимается за несущественное, тем более, что половина этого количества является исправимым браком.

На практике возможны различные случаи рассеивания размеров в следствие одновременного влияния различных производственных факторов.

На рис.3.4 приведён случай смещения центр группирования размеров относительно середины поля допуска, при  выполнении условия .

    Рис.3.4

На рис.3.5 и рис.3.6  приведены случаи, когда поле рассеивания больше () или меньше (), чем поле заданного допуска.

   

                      Рис.3.5    Рис.3.6

Как видно из графиков в первом случае появляются две зоны Аi  и Бi , площадь которых соответствует определённому проценту брака, исправимого и неисправимого. Во втором случае брак отсутствует, так как все отклонения размеров  находятся в пределах поля допуска. В случае если присутствует систематическая погрешность Рис.3.7 и Рис.3.8, при  или , возможность появления брака зависит от как от величины систематической ошибки, так и от величин поля допуска и поля рассеивания размеров.

Следовательно, если  хотя бы одна из границ поля рассеивания 6 выходит за пределы допуска , то часть деталей не соответствует требуемым размерам.

В этом случае может иметь место исправимый и не исправимый брак, площадь А и Б соответственно, или только один из видов брака. Величина брака или количество отклонений, выходящих за границы поля допуска определится по формулам.

 Рис.3.7     Рис.3.8

Площадь А    Аi = 0,5 [1 – Ф( ta)]     где ta   =   

Площадь Б     Бi = 0,5 [1- Ф(tб )}      где tб   =   

аi – смещение центра группирования относительно середины поля допуска.

Значение функции Лапласа Ф(t) определяют из таблицы. 

На Рис 3.9 приведены кривые закона нормального распределения для различных значений . Чем больше поле рассеивания случайных погрешностей, тем  более пологой становится кривая.

 Рис.3.9

3.2. Качество поверхности.

Точность и надёжность работы изделия  в значительной степени зависит от качества обработки поверхностей деталей. Под качеством поверхности понимается не только её чистота и геометрические характеристики, но и физико механические свойства поверхностного слоя. Изменение свойств поверхностного слоя материала может быть достигнуто различными путями. В зависимости от режима и вида обработки, а также от марки материала  в поверхностном слое может возникать наклёп от нескольких сотых до десятых долей миллиметра, напряжения сжатия или растяжения. Некоторые виды абразивной обработки могут давать прижег.  Изменение физико-механических свойств поверхностного слоя оказывает влияние на износ детали при эксплуатации и надёжность её работы в течении всего гарантийного срока службы

Широкое применение, для достижения необходимых физико-механических свойств поверхностного слоя,  находят специальные технологические процессы создающие в поверхностном слое наклёп, отрицательные напряжения и обеспечивающие упрочнение поверхности. К таким процессам относятся: цементация, азотация поверхностного слоя, дробеструйная обработка, алмазное выглаживание  и др. Такая обработка снижает неровности ,повышает усталостную прочность.

В процессе механической обработки на поверхности детали могут иметь место неровности, возникающие вследствие влияния различных производственных факторов, а также следы  от режущего инструмента. Величина таких отклонений определяется шероховатостью поверхности и зависит от классов чистоты. Для оценки чистоты поверхности условно принято 14 классов. Схема шероховатости поверхности приведена  на рис. 3.10        

  

 Рис.3.10

Шероховатость поверхности обозначается  параметрами Ra  и  Rz , величина которых определяется по таблицам в соответствии с ГОСТ 25142-82. Ra – среднеарифметическое отклонение абсолютных значений профиля в пределах базовой длины.

Rz сумма  пяти наибольших выступов и пяти наибольших впадин на базовой длине.

  Rz =

Значение шероховатости указывается на рабочих чертежах в соответствии с выбранным классом чистоты. В производстве контроль чистоты поверхности осуществляется различными методами. С 1-го по 5-й классы чистоты контроль производится визуально, по образцам свидетелям, контролируется параметр Rz/

Поверхности выполненные по 6-12 классам чистоты контролируются специальными приборами , профилометрами и профилографами, при этом  контролируется величина  Ra .Поверхности 13-14 классов чистоты контролируются с помощью микроскопов и определяется параметр Rz.

3.2.1. Влияние шероховатости поверхности на эксплуатационные

характеристики детали.

Точность изготовления детали взаимосвязана с шероховатостью поверхности, чем выше точность, тем выше класс чистоты поверхности. В справочной литературе приводятся зависимости  чистоты поверхности  от  методов её обработки. Конструктор, проектируя деталь, должен четко представлять себе условия её работы, правильно выбрать марку материала, точность изготовления и чистоту поверхности. Несоблюдение этих требований приводит к преждевременному выходу детали из строя. Основными причинами преждевременного выхода детали из строя являются: износ, коррозионная стойкость, прочность.

 Износ – удаление материала с поверхности детали в процессе  сборки или работы в подвижном соединении. Вследствие износа изменяются посадки и условия нормальной работы детали. На величину износа  влияют как шероховатость поверхности, так и физико-механические свойства поверхностного слоя.

 

  Рис. 3.11

На рис.3.11 приведен график износа детали, в котором можно выделить 3-и зоны.

1 – я зона, зона приработки, где величина износа  максимальна в течение относительно небольшого промежутка времени. Усиленный износ объясняется взаимодействием гребешков шероховатостей сопрягаемых деталей, вследствие чего происходит их пластическая деформация или истирание, увеличивается чистота поверхности.  На  Рис.3.12 представлена картина взаимодействия  поверхностей трущихся деталей. Контакт деталей происходит в нескольких точках, по максимальным выступам

  Рис.3.12

шероховатости поверхности. Естественно что, в точках контактирования  будут возникать максимальные напряжения от действия рабочих нагрузок. В результате в конце этапа приработки в поверхностном слое  происходит нагортовка, т.е. упрочнение поверхностного слоя, увеличивается чистота поверхности, снижается трение и как следствие уменьшается износ. Этап 2 – зона нормального износа, величина износа 2 значительно меньше. В конце  этапа нормального износа  происходит увеличение зазоров, вследствие чего износ становится неравномерным, возможно возникновение явления схватывания, прижогов. Форма поверхности изменяется, упрочнённый слой уменьшается или полностью стирается. На поверхности появляются борозды и углубления, наступает 3-й этап  - этап абразивного износа (зона 3). Для увеличения этапа нормального износа могут быть применены различные методы и в частности:

  •  наличие в сопряжении хотя бы одной детали с высокой твёрдостью поверхности (HRC = 58 64);
  •  применение в сочленении различных марок материалов;
  •  применение материалов подвергающихся химико-термической обработке;
  •  выбор необходимой шероховатости поверхности, удерживающей смазку;
  •  применение специальных покрытий снижающих коэффициент трения.

Коррозионная стойкость – способность материала сопротивляться появлению коррозии, окислению вследствие воздействия окружающей среды. Коррозия может рассматриваться как одна из форм износа. Сопротивление коррозии в значительной степени зависит от шероховатости поверхности, т.е. от микрогеометрии. Для уменьшения коррозии используются следующие методы:

-   увеличение чистоты поверхности;

  •  применение защитных покрытий;
  •  применение коррозионо стойких материалов.

Влияние шероховатости на прочность детали. Наличие на поверхности детали рисок , царапин и других дефектов в значительной степени оказывает влияние на их прочность и работоспособность, особенно деталей выполненных из высокопрочных марок материала, работающих при знакопеременных нагрузках.

Любая царапина или риска на поверхности детали является концентратором напряжений и снижает усталостную прочность. Основным способом увеличения периода усталостной прочности  является увеличение чистоты поверхности.

3.3.Основные пути обеспечения точности изготовления деталей и сборки.

В процессе изготовления, сборки, эксплуатации и ремонта возникает необходимость в обеспечении требуемой точности сопряжения двух и более деталей. Для обеспечения заданной точности необходимо иметь чёткое представление о методах  достижения поставленной задачи.

Поставленная задача может быть достигнута при рассмотрении основ базирования деталей при различных условиях их закрепления или соединения друг с другом.

3.3.1. Основы базирования и базы.

Известно, что любое твёрдое тело имеет шесть степеней свободы в пространстве, т.е. оно может перемещаться относительно осей выбранной системы координат и вращаться относительно каждой из них.

Для обеспечения неподвижности детали, заготовки или узла (сборочной единицы), относительно выбранной системы координат, необходимо и достаточно наложить на них шесть двухсторонних связей, т.е. обеспечить силовое замыкание. Известно, что три точки определяют положение плоскости  в пространстве относительно выбранной системы координат. Если точки на плоскости равноудалены от выбранной координатной плоскости, например ХОZ, то она параллельна этой плоскости.

На рис.3.13 приведена схема положения детали относительно трёх    координатных плоскостей. Деталь имеет шесть двухсторонних связей с координатными плоскостями  и её положение строго определено относительно их. Таким образом, каждая из связей определяет не только                                                            положение точки на поверхности     детали, но и лишает деталь одной из    степеней свободы.

               Рис.3.13                         Такая точка называется опорной точкой. Как видно из рисунка, количество связей соответствует количеству опорных точек. Отсюда следует, что база это совокупность точек определяющих положение  плоскости, линии или точки принадлежащих детали и используемых для базирования, т.е. определения положения детали относительно координатных плоскостей.

Положение цилиндрической детали относительно координатных плоскостей также определяется шестью координатами Рис.3.14.

                 Рис.3.14.

Наличие шести связей обеспечивает неподвижность детали относительно координатных плоскостей. Из рассмотренных схем видно, что для определения положения детали, рассматриваемой как абсолютно жёсткое тело, относительно другой детали, оборудования или приспособления, необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек, которые являются базами. Для грамотной разработки конструкции детали, а также технологического процесса изготовления и сборки, разработки конструкции приспособления и т.д. используются базовые поверхности.

Поверхности  деталей относительно которых определяется положение других поверхностей при изготовлении или сборке имеют определённое функциональное назначение.

Поверхность или поверхности, относительно которых определяется (координируется) положение других поверхностей на рабочих чертежах, называются конструкторскими или сборочными базами.

Поверхность детали или заготовки, определяющая её положение при помощи трёх опорных точек, лишающих перемещение вдоль одной координатной оси  и поворот вокруг двух других, называется установочной базой.

Поверхность или сочетание поверхностей, относительно которых определяется положение других поверхностей, в процессе механической обработки или сборки, называется технологической базой.

Поверхность, относительно которой производится измерение положения других поверхностей, называется измерительной базой.

Отклонение фактического положения детали, заготовки или изделия от требуемого  называется погрешностью базирования.

3.3.2. Способы базирования.

Базирование предполагает наличие односторонних связей, т.е. наличие  контакта в точках соприкосновения  с установочными поверхностями оборудования, приспособления или сопрягаемыми деталями. Однако базирование не обеспечивает неизменности положения детали или заготовки при механической обработке или сборке. Для этого  необходимо обеспечить силовое замыкание , другими словами,  лишить деталь подвижности, т.е. зафиксировать её, приложить к детали  усилие в направлении  опорных  точек. Величина приложенной силы должна ограничивать подвижность детали в направлении её действия и в тоже время не вызывать её деформации.

В случае если количество опорных точек меньше шести, то появляются дополнительные степени свободы, которые могут привести к неопределённости  положения детали относительно координатных осей.

При установке заготовки (детали)  плоской поверхностью на магнитную плиту она  имеет три опорные точки, т.е. лишается трёх степеней свободы.

Деталь может быть поставлена в неопределённое положение относительно осей Х и У и повёрнута относительно оси Z  на некоторый угол Рис.3.15.

  Рис.3.15

Закрепление детали, т.е. приложение сил Р  в направлении установочной поверхности, не изменит неопределённости её положения. Поэтому необходимо и достаточно иметь шесть опорных точек лишающих деталь всех шести степеней свободы. Однако в практической деятельности  базирование может осуществляться с использованием меньшего количества опорных точек. Количество опорных точек

                      Рис.3.16.

зависит от количества базовых поверхностей, от числа и взаимного расположения обрабатываемых поверхностей, точности изготовления. Рассмотрим наиболее типовые примеры с минимальным числом баз, позволяющих обеспечить необходимую точность обработки. На Рис.3.16 необходимо выдержать размер h с требуемой точностью относительно базовой поверхности А.

Положение детали относительно плоскости ХОZ определяется  тремя точками  или опорами, обозначенными на схеме знаками.   

.             Обработка производится на магнитном столе на котором положение базовой поверхности А определяется тремя точками, а силовое замыкание обеспечивается магнитными силами. С поверхности детали снимается  слой материала определённой величины, при этом силы резания  не должны превышать величину удерживающей силы. Деталь имеет дополнительно три степени свободы и при  обработке поверхности , параллельной установочной, её положение относительно других плоскостей координат не      оказывает влияния на размер h.              

Рис.3. 17                         Точность размера h будет зависеть только от точности  обработки базовой поверхности А.  В случае если необходимо выдержать два размера  h и к Рис.3.17, должны быть  выбраны две базовые поверхности А и Б,     и соответственно обеспечено пять опорных точек.     

На выбор той или иной схемы базирования влияют как конструкторские, так и технологические требования. Конструктор, разрабатывая рабочие чертежи, должен руководствоваться технологичностью её изготовления. Соответственно и при простановке размеров на рабочем чертеже количество базовых поверхностей должно быть минимальным. При этом конструкторские, технологические и измерительные базовые поверхности желательно совмещать, т.е. одна и та же поверхность должна выполнять функции технологической, конструкторской и измерительной базы. Такой подход позволит с меньшими затратами обеспечить требуемую точность изготовления.

В процессе изготовления, сборки или ремонта может производиться смена базовых поверхностей.

Смена базовых поверхностей бывает организованная и неорганизованная.

Организованная смена баз предполагает соблюдение определённых условий, обеспечивающих необходимое качество изготовления. Неорганизованная смена баз может происходить случайно или без соблюдения необходимых условий. Обычно неорганизованная смена баз производится из-за недостаточной квалификации рабочего. В результате  процесса установки и закрепления детали на станке, в приспособлении или при сборке, без учёта погрешностей её геометрических форм  или неправильного построения технологического процесса, обеспечение требуемой точности может вызвать определённые сложности.

В процессе изготовления детали, особенно сложной конфигурации, из заготовки, имеющей неравномерный припуск, может производиться смена технологических поверхностей или баз.

Основными причинами смены технологических баз могут быть следующие:

  •  невозможность обработки всех поверхностей с одного установа, т.е. закрепления детали в приспособлении, станке относительно режущего инструмента;
  •  возможность достижения заданной точности более простым путём;
  •  обработка поверхностей детали на различном оборудовании;
  •  упрощение процесса измерения размеров и повышения точности.

Под действием сил резания  деталь может изменять своё положение, если эти силы превышают по величине силы и моменты, фиксирующие деталь в требуемом положении. При этом возникают погрешности, превышающие требуемые значения. Рассмотрим пример  сверления или расточки отверстий в корпусной детали Рис.3.18.       

                                    Рис.3.18

Основным условием является обеспечение размера h  c требуемой точностью и параллельностью осей отверстий,  относительно поверхности А.

При использовании в качестве базовой поверхности А ось отверстия может отклоняться от параллельности на некоторый угол , в пределах допуска на параллельность, а размер h1 изменяться на   некоторую величину, в пределах допуска на линейный размер. Следовательно,  погрешности изготовления будут соответственно равны , на линейный размер, и на отклонение от параллельности.

При переходе на другую технологическую базу Б, в размерную цепь  включаются другие звенья h2 и H ,а звено h1 становится замыкающим. Соответственно погрешности изготовления H и h2 , на линейные размеры, и отклонения  и ,  от параллельности, могут быть представлены как , тогда можно записать следующие равенства.

     =    +   (3.1)

   =   +

Сопоставление погрешностей изготовления, для различных базовых поверхностей, при условии, что  обработка детали  осуществляется на одном и том же оборудовании,  и  при одинаковых режимах обработки,  показывает, что погрешности возрастают. Отсюда следует, что неорганизованная смена баз приводит к появлению погрешностей изготовления, которые могут превышать допустимые отклонения на заданные параметры.

Влияние замены технологической базы на точность изготовления можно проиллюстрировать на приведённом примере Рис3.6

Требуется обеспечить =   0,02 мм., h1= 100 мм., смещение центра поля  допуска размера h1 составляет оh1= 0,2 мм., поле допуска на размер h1 составляет = 0,05 мм. и H = 400 мм.

Рассчитать необходимые допуска на звенья Н, h2, Н, h2 , в пределах которых необходимо выдержать их отклонения при переходе от базовой поверхности А к поверхности Б.

Задаёмся величиной допуска на параллельность плоскости А относительно плоскости Б, = 0,01 мм. Учитывая, что

                  =   +  находим  

               = - =   0,02 – (0,01) = 0,01

       Принимаем что поле допуска на размер Н симметрично и его величина составляет  = 0,03 мм., т.е. смещение центра поля допуска на размер 400 мм. равно нулю.

        Тогда h2 = Hh1 = 400 – 100 = 300 мм. и

    = - = 0 – 0,2 = -0,2 мм.

т.е. фактическая (номинальная) величина размера h2 должна быть на 0,2 мм. меньше и составлять 299, 8 мм. Определим величину поля допуска размера h2 .

= -  = 0.05 – 0,03 = 0,02 мм.

Установим предельные отклонения размеров Н и h2 с учётом расположения полей допусков.

Н =400  0,015 мм.         h2 = 299,8 0,01 мм.

Проверим правильность расчетов на максимум и минимум.

 h1мах = Нмахh2min = 400,015 – 200,79 = 100,225 мм.

 hin = Нмinh2mах = 399,985 – 299,810 = 100,175 мм., что соответствует заданным условиям 100,2 0,025 мм. Таким образом, при выдерживании допусков на размеры Н и h2 (Н = 400 0,015 мм., h2 = 299,8 0,01 мм.). и обеспечении параллельности   ( = 0,01 мм, = 0,01 мм.) возможно изменение базовой поверхности А на Б.


3.3.3. Методы обеспечения точности сборки.

          Надёжность и  долговечность работы изделия в значительной степени зависит от качества сборки. Трудоёмкость сборочных работ может составлять 40-60% от общей трудоёмкости изготовления изделия. Процесс сборки заключается в соединении деталей, узлов или сборочных единиц в определённой последовательности, с обеспечением точности их взаимного положения и в соответствии с рабочим чертежом. Соединение деталей друг с другом может быть: неподвижным ( разъёмным или неразъёмным) и подвижным ( разъёмным или неразъёмным).

К разъёмным соединениям относятся соединения которые могут  быть разобраны без повреждения, как деталей , так и крепежа. В процессе сборки , за счет ошибок и неточности взаимного расположения деталей, не жесткости конструкции собираемого изделия, не соблюдения посадок возможны отклонения выходного параметра от заданных требований. На точность собираемого узла или изделия оказывает влияние не только точность изготовления деталей входящих в их конструкцию, но   и применяемые методы сборки.

Достижение требуемой точности выходных параметров собираемого узла или изделия обеспечивается на этапе проектирования, когда конструктор определяет точность изготовления сопрягаемых размеров деталей. Проконтролировать точность выходного параметра собираемого узла или изделия, и правильность назначенных допусков на сопрягаемые размеры, влияющие на выходной параметр, можно построением размерной цепи.

 3.3.3.1.Размерные цепи.

Соединение и относительное расположение собираемых деталей, с требуемой точностью, при сборке узла или изделия, производится в соответствии с требованиями чертежа. В каждом конкретном случае взаимное расположение деталей будет зависеть от точности их изготовления  и методов сборки. Все  детали в собираемом изделии взаимно связаны друг с другом и оказывают влияние на точность выходных параметров. Размеры, связывающие сопрягаемые поверхности деталей друг с другом, располагаются в определённой последовательности  один за другим. Эту последовательность взаимно связанных размеров можно представить в виде  схемы или размерной цепи.

    Размерная цепь – замкнутый контур конструктивно связанных размеров, определяющих взаимное расположение поверхностей или осей деталей, или сборочных элементов изделия (машины, механизма, агрегата и т.д.). Все размеры, составляющие размерную цепь, принято называть звеньями. Зазоры и натяги, ход и перекрытие, и другие размеры, определяющие соединение деталей, также включаются в размерные цепи.  В теории размерных цепей  достаточно подробно рассматриваются закономерности, влияющие на точность изготовления и сборки, различных по сложности изделий.  Познакомимся с основными положениями и определениями, принятыми  в теории размерных цепей.

 Звено размерной цепи – размер, определяющий относительное положение поверхностей деталей или их осей. Звенья одной размерной цепи обозначаются на схемах и в уравнениях одной и той же буквой алфавита, и различаются друг от друга цифровыми индексами А12…Аn.

Всякая размерная цепь имеет одно и только одно звено, которое может рассматриваться как функция всех остальных звеньев цепи. Такое звено называется замыкающим или суммирующим. Технические условия на изготовление узла или изделия определяют качество и точность сборки – зазоры, натяги, ход, перекрытия, установочные размеры и т.п., обязательно указываемые в сборочном чертеже. Погрешность размера замыкающего звена размерной цепи равна сумме погрешностей составляющих звеньев данной цепи:

  

                  где - погрешность размера i-го звена цепи; m – число звеньев размерной цепи, включая замыкающее звено. Замыкающее звено – звено, которое является последним при построении размерной цепи, и соединяет поверхности или оси деталей, положение которых требуется обеспечить или определить. Замыкающее звено обозначается буквой с индексом .

Допуск на замыкающее звено определяется по формуле

   =

где I  - допуск i – го звена размерной цепи.

Звенья размерной цепи обозначаются буквами с порядковым номером, смотри рис.3.19.

                                                         Рис.3.19

Размерная цепь может быть представлена графически Рис.3.20.

  

    

                                                       Рис.3.20

Точность замыкающего А  звена не должна выходить за пределы допускаемых отклонений. В случае, если точность замыкающего звена выходит за пределы допускаемых, производят уточнение точности (допусков) остальных звеньев размерной цепи.

Составляющее звено размерной цепи – звено, которое оказывает влияние на величину замыкающего звена. Все звенья размерной цепи, за исключением замыкающего звена, являются составляющими.  Известно, что любой размер детали  выполняется не с абсолютной точностью, а с некоторыми отклонениями от номинального размера. Все отклонения определяются допуском на изготовление. Величина допуска может быть положительная и отрицательная, т.е. увеличивать или уменьшать размер.

Увеличивающее звено – звено, с увеличением которого возрастает  замыкающее звено.

Уменьшающее звено – звено, с увеличением которого уменьшается замыкающее звено.

Компенсирующее звено – звено, изменение величины которого обеспечивает точность замыкающего звена в пределах допустимого значения.

 По своей структуре  размерные цепи бываю плоскими и пространственными.

Плоская размерная цепь – цепь, у которой все звенья находятся в одной или параллельных плоскостях и могут быть спроектированы на одну плоскость.

Пространственная размерная цепь – содержит хотя бы одно звено, не удовлетворяющее условиям плоской размерной цепи.

Производная размерная цепь – цепь, у которой замыкающее звено является одним из составных звеньев см.рис.3.21. При обработке  и в результате измерений  получаем размер А2    =   

Рис.3.21

            

3.3.3.2. Выявление и построение размерных цепей.

          Размерную цепь следует выявлять, начиная с замыкающего звена. Замыкающее звено для каждого соединения определяется из анализа конструкции и технического условия на изделие. Например: для шпинделя станка Рис.6.8 необходимо обеспечить требуемую величину зазора между подвижным 2 и неподвижным 1 кольцами для создания предварительного натяга в опорных подшипниках заданной величины. Сам зазор и является замыкающим звеном размерной цепи. В первую очередь нужно выявить, какие детали собираемого узла участвуют в образовании замыкающего звена и какие размеры этих деталей влияют на размер замыкающего звена.

        Из рассмотрения конструкции следует, что величина зазора будет зависеть от точности изготовления корпуса, подвижного кольца, неподвижных колец, вала и подшипников. Начиная от замыкающего звена, совершим обход по часовой стрелке и выявим размеры, влияющие на величину замыкающего звена. К ним относятся размеры

А1, А2 , А3, А4, А5, А6, А7, А8, А9 . Размеры А4, А5, А7, А8 связывают торцы внутреннего и наружного колец подшипников с учётом осевого люфта,  эти размеры можно найти в справочниках на подшипники и определяются ГОСТами.

На Рис.3.20 приведена схема  размерной цепи для сборочной единицы, представленной на Рис.3.19.    

  Из схемы следует, что величина замыкающего звена  размерной цепи с параллельно расположенными звеньями, получается в результате алгебраического сложения всех составляющих её звеньев.

   = А1 + А3 + А4 – А5 – А6 – А7 + А8 + А9 

Зная величину поля допуска, каждого звена размерной цепи, можно определить  величину замыкающего размера и  поле его допуска. Если величина замыкающего звена не соответствует требуемой необходимо изменить один из размеров детали входящей в размерную цепь. Это изменение  достигается корректировкой рабочего чертежа выбранной детали или введением компенсирующего звена. В данном примере целесообразно, в качестве компенсатора использовать шайбу, устанавливаемую между подвижным и неподвижным кольцами. Размер компенсационной шайбы определится из уравнения

                                    

где  m – обозначаются положительные звенья,

 n -  отрицательные звенья.

      В начале уравнение решается в номиналах, т.е без учёта допусков на размеры, приняв Бк = 0. На втором этапе определяется поле рассеивания размеров, т.е учитываются допуска на изготовление всех звеньев размерной цепи. Верхнее отклонение определится из уравнения

 

где ВОi – верхнее отклонение размера положительного i – го звена;

      HOi – нижнее отклонение размера отрицательного   i – го  звена.

Нижнее отклонение определится из следующего уравнения

 

где  HOi  -   нижнее отклонение размера положительного i – го звена;

      ВОi  -   верхнее отклонение размера отрицательного i – го звена;

Таким образом, будет определено поле фактических размеров зазора, без компенсационной шайбы, которое можно записать в следующем виде

               и                  

Если пренебречь погрешностью изготовления компенсационных шайб, то групповой допуск будет определён из поля допуска на величину зазора, т.е. мм.

Величина - допуск на замыкающий размер (зазор). Фактическое поле рассеивания определится из выражения . При определении толщины компенсационной шайбы руководствуются допуском на величину зазора. Минимальная толщина шайбы не должна превышать величины допуска или быть меньше его. Тогда количество групп , на которые членится поле рассеивания определится из формулы

   

Если для компенсации погрешности изготовления требуется постановка пакета из нескольких шайб, то достаточно изготовить шайбы разных размеров с шагом кратным или равным допуску на замыкающий размер.

3.3.3.3.  Расчёт размерных цепей.

Все конструкции, требующие деталей высокой точности или имеющие многозвенные размерные цепи, подвергают размерному анализу. Результаты анализа могут потребовать изменения конструкции, системы простановки размеров и величин допусков, а также принятия ряда конструктивных мер (введения компенсаторов и др.) для обеспечения нормальных условий работы установки. Размерные расчёты следует проводит при создании рабочих чертежей и разработке технологического процесса изготовления установки.

В процессе анализа размерной цепи следует проверить собираемость и взаимозаменяемость деталей в сборочных единицах, установить допуски на размеры деталей и получаемую сборочную единицу и сопоставить эти допуски с экономически обоснованной точностью. В случае невозможности или нерентабельности получения необходимых точностей при механической обработке следует решить вопрос о введении компенсаторов (регулировки) или селективной сборки.

Размерным расчётом называют совокупность математических методов и приёмов (аналитических, графических или графоаналитических) направленных на установление номинальных значений допусков и отклонений сборочных и составляющих размеров. Функциональная связь между сборочными и составляющими размерами деталей сопряжения в общем виде выражается уравнением

,   (3.6)

где  - сборочный размер (замыкающее звено); L1, L2, L3Lncоставляющие ( чертёжные) размеры деталей ( звенья размерной цепи).

В теории взаимозаменяемости различают два метода расчёта: проектный, решающий прямую задачу, и проверочный, решающий обратную задачу.

Проектный метод расчёта соответствует прямой задаче теории взаимозаменяемости и сводится к вычислению допусков составляющих размеров Lix

По известным числовым значениям номинала и допуска сборочного размера .

Следовательно, уравнение (3.6) примет вид

  ,   (3.7)

где L1x, L2x, L3x, … Lnxcоставляющие (чертёжные) размеры деталей и узлов.

Проверочный метод расчёта соответствует обратной задаче теории взаимозаменяемости и сводится к вычислению номинала и допуска сборочного (замыкающего) размера  по известным числовым значениям составляющих (чертёжных) размеров деталей и узлов. В этом случае уравнение (3.6) примет вид

     (3.8)

где - искомая величина сборочного размера.

На практике широко применяют проверочный метод расчёта, как наиболее простой. Однако по своей сущности он несовершенен, так как лежащие в его основе исходные данные (допуски и отклонения размеров деталей), как правило, устанавливаются конструктором интуитивно или по аналогии с предыдущими изделиями. Поэтому рекомендуется применять проектный метод расчёта размерных цепей (решение прямой задачи).

Проектный метод расчёта допусков позволяет определить величину допусков на составляющие размеры деталей входящих в размерную цепь. Предварительно устанавливаются номинальные значения составляющих размеров и допустимые отклонения сборочных (замыкающих) размеров размерной цепи.

Методика назначения числовых значений сборочных размеров теоретически до настоящего времени не разработана. На практике сборочные размеры назначают на основании опыта работы аналогичных конструкций и результатов экспериментального исследования на моделях и реальных механизмах. Экспериментальное исследование является пока наиболее надёжным, так как позволяет изучить природу отдельных факторов, возникающих в процессе функционирования механизма, а также их совокупность в отдельных кинематических парах и во всей цепи звеньев механизма в целом. Накопление и анализ этих факторов позволяют сделать теоретическое обобщение и создать надёжную методику расчёта числовых значений сборочных размеров.

После того как будут определены сборочные размеры, т.е. размеры замыкающего вена, характеризующие работу механизма, и установлены  или рассчитаны числовые значения допустимых  пределов их изменения, можно приступить к расчёту допусков и отклонений на составляющие (чертёжные) размеры деталей. Расчёт ведут с учётом обеспечения полной или ограниченной взаимозаменяемости. Полная взаимозаменяемость характеризуется уравнением

   ,   (3.9)

где   - допуск сборочного размера установки;  - допуск составляющего (чертёжного) размера деталей; n  - количество составляющих размеров размерной цепи.

Из уравнения (3.9) следует, что с уменьшением допуска сборочного размера повышаются требования к точности изготовления деталей. С увеличением числа размеров в размерной цепи, т.е. с усложнением конструкции, допуски на отдельные размеры могут оказаться практически невыполнимыми или экономически нецелесообразными. В таких случаях отказываются от данной конструкции или переходят от полной взаимозаменяемости  к ограниченной. Последняя характеризуется условием

      (3.10)

Существует несколько способов получения ограниченной взаимозаменяемости, основными и  наиболее часто применяемыми  являются:

  1.  жёсткая и подвижная компенсация;
  2.  сортировка (подбор по группам);
  3.  подгонка.

   Рис.3.23

 Рис.3.22

Порядок расчёта . Прежде всего определяют степень точности  размеров деталей сопряжения  исходя из величины допуска на сборочный размер, числовое значение которого оговорено в чертеже. Величина зазора должна обеспечивать нормальную работу конструкции.

Последовательность расчёта:

  1.  составление размерной цепи для конкретного сборочного размера;
  2.  составление уравнения размерной цепи;
  3.  решение уравнения.

Для  сопряжения, изображённого на (Рис. 3.22), размерная цепь приведена на (Рис.3.23). Уравнение этой цепи имеет вид

  .

Решить уравнение можно подбором, используя принцип равного влияния или принцип равного класса точности. На практике последовательность расчёта производится исходя из принципа равной степени точности.

Формулы для определения допусков оговорены стандартами СТ СЭВ 145-75 и применяются для интервалов номинальных размеров по таблице стандарта. Допуски вычисляют для среднегеометрического крайних размеров каждого интервала D.

Стандартом установлено 19 квалитетов: 01, 0, 1 , 2, 3, 4, 5, …  ,17. Установки изготавливают  в основном с точностью в пределах  5-го…12-го квалитетов.

Для квалитетов с 5-го до 17-го  значения допусков определяют по формуле

 ,   (3.11)

где  - допуск на размер в мкм; - коэффициент, характеризующий степень точности (квалитет) по стандарту; D – среднегеометрическое крайних размеров каждого интервала в мм.

На основании формулы (3.12), используя принцип равной степени точности, получаем

     (3.12)

Отсюда находим коэффициент, характеризующий степень точности составляющих размеров цепи,

     (3.13)

где  j – порядковый номер квалитета с 5-го до 17-го.

Уравнение (3.13) можно написать в виде

(3.14)

где   - коэффициенты, характеризующие степень точности составляющих размеров L1, L2, …, Ln; D1, D2, D3, …, Dn – средне геометрические значения интервалов размеров по таблице стандартов.

Значения KITJ по стандарту для размеров 1…500 мм приведены в таблице.

Квали-

теты

IT5

IT6

IT7

IT8

IT9

IT10

IT11

IT12

IT13

IT14

IT15

IT16

IT17

Значе-

ния КITJ

7

10

16

25

40

64

100

160

250

400

640

1000

1600

Если принять во внимание, что все размеры рассматриваемой размерной цепи должны быть одной и той же степени точности, то

 (KITJ)1 = (KITJ)2 = … = (KITJ)n = KIT РАСЧЁТ.

В этом случае

 (3.15)

и      (3.16)

Формула (3.16) определяет степень точности размерной цепи при полной

взаимозаменяемости. Если значение  КITРАС мало, то степень точности обработки высокая.

Полученное по формуле  (3.16) значение КITРАС сравнивают с о значением КITJ.

При сопоставлении КITРАС с КITJ по стандарту может оказаться:

  1.  КITРАС = КITJ ; в этом случае допуски на все размеры данного сопряжения устанавливают по соответствующей степени точности стандартов;
  2.  КITJ + 1 > КITРАС > КITJ; это несоответствие указывает, что не все размеры данного сопряжения будут иметь допуск одной степени точности. На один из менее ответственных размеров или на размер, не соответствующий нормальным значениям ( длинам, диаметрам), допуск устанавливают не по стандарту, а вычисляют по формуле

где   - допуск составляющего размера, установленный по соответствующей степени точности; - допуск корригирующего размера;

3.          но  ;

в этом случае КITРАС ближе к более низкой степени точности, и поэтому следует принимать более низкую степень точности по стандарту. Погрешность несоответствия  КITРАС  и  КITJ  допускается не более 8-10%. В противном случае следует пользоваться корригирующим размером или принимать более высокую степень точности.

После того как числовые значения допусков на размеры деталей определены, устанавливают предельные отклонения – верхнее и нижнее – для этих размеров.

Расположение полей допусков должно создавать удобство для обработки резанием и измерения размеров. Это требование будет обеспечено, если на размер между наружными поверхностями поле допуска располагается в минус от нулевой линии (в тело), а на размер между внутренними поверхностями – в плюс от нулевой линии (в тело).

Эти условия справедливы, когда нижнее отклонение равно нулю. В противном случае отклонения для наружных размеров и нижние – для внутренних устанавливают выбором соответствующих посадок или изменением номинального значения одного из составляющих размеров.

Проверочный метод расчёта  проводят тогда, когда известны числовые значения номинальных размеров и допусков  на эти размеры, которые являются составляющими звеньями размерной цепи и проставлены на рабочих чертежах деталей и сборочных единиц.

По сборочным чертежам установки или сборочной единице выявляют детали и их размеры, которые определяют искомый сборочный размер , т.е. устанавливают взаимосвязь между деталями, образующими сопряжение для конкретного сборочного (замыкающего) размера. Для большей наглядности составляется эскиз сопряжения. В эскизе показывается только та часть механизма или сборочной единицы, в которой вычисляется сборочный (замыкающий) размер. Масштаб эскиза может быть произвольным, а его отдельные части можно изображать схематически.

Если необходимо показать связь деталей в различных положениях, то составляют дополнительные эскизы или возможные положения деталей условно наносят на одном и том же эскизе пунктиром. Все детали на эскизе обозначают номерами на выносных  линиях.

Размеры деталей на эскизе обозначают не цифрами, а буквами. Буквенные обозначения упрощают аналитические зависимости и уравнения, облегчая тем самым математические преобразования, анализ, увязку повторяющихся размеров и т.д.

После того как эскиз сопряжения выполнен и на него нанесены все размерные линии и условные обозначения, как известных (чертёжных размеров деталей), так и искомых величин (сборочных размеров), составляют размерную цепь и формулируют задачу расчёта.

Расчёт можно вести по предельным размерам и методу предельных отклонений.

В первом случае вычисляют номинальное значениеи предельные значения замыкающего (сборочного) размера по предельным размерам составляющих звеньев LiMAX, LiMIN

  ;    (3.17)

     (3.18)

     (3.19)

где  m –количество увеличивающих звеньев;  n – общее количество звеньев цепи.

Метод предельных размеров довольно громоздкий. Поэтому на практике широко используют другой метод – метод предельных отклонений. Сущность его заключается в вычислении номинала , верхнего  и нижнего  отклонений сборочного размера по предельным отклонениям составляющих размеров ,

   =  (3.20)

   =   (3.21)

Приведённые расчёты принято называть расчётами на максимум минимум.

Полученные в результате расчёта числовые значения искомой величины оценивают с точки зрения нормальной работы установки и с точки зрения требований производства.

Критериями для оценки результатов расчёта являются: технические условия на установку и её элементы; указания на сборочных чертежах; результаты испытаний и эксплуатации изделий; данные, характеризующие возможность производства изделий; специальные инструкции и руководящие материалы.

Если полученные результаты расчёта для искомой величины не удовлетворяют техническим условиям (ТУ), необходимо разработать предложения по изменениям, направленным на удовлетворение предъявляемых к  установке требованиям, и произвести перерасчёт для подтверждения правильности принятых решений.

                3.4. Основные методы сборки

  Надёжность и долговечность работы изделия в значительной степени зависит от качества сборки. Процесс сборки, в зависимости от конструктивных особенностей, составляет  20 … 50% от общей трудоёмкости изготовления изделия. Точность сборки зависит от точности изготовления входящих в неё деталей и технологических методов сборки. При этом все детали, входящие в собираемый узел или изделие, рассматриваются как жёсткие тела.  На практике все детали являются упругими телами. Упругие деформации в деталях возникают вследствие действия на них сил и моментов порождаемых: 1)силой тяжести самой детали; 2)силой тяжести других деталей и сборочных единиц; 3)рабочими и монтажными нагрузками; созданием силовых замыканий, фиксирующих требуемое положение детали при сборке. Если величина упругих деформаций мала, в сравнении  с величиной допуска, то считаю деталь жёсткой. В случае если деталь имеет недостаточную жёсткость,  она легко деформируется в процессе сборки, что может вызывать трудности с достижением требуемой точности относительного положения деталей или сборочных единиц. В этом случае увеличивают количество опорных ( базовых) поверхностей и осуществляется силовое замыкание, т.е. прикладывается фиксирующая сила.

    Достижение требуемой точности собираемого изделия  осуществляется на всех этапах создания  конструкции. Проводится расчёт и установление допусков на детали, собираемые узлы  и агрегаты, а так же анализ точности сборки с помощью размерных цепей, разрабатываются технологические процессы сборки и  технологические процессы обработки деталей и т.д. Правильное применение различных методов сборки позволяет  обеспечить требуемую точность замыкающего звена с минимальными затратами труда. Наиболее часто, при изготовлении изделий оснащения ЛА, применяются следующие методы сборки: 1)сборка с полной взаимозаменяемостью; 2)селективная сборка (групповая сборка); 3)сборка с компенсацией; 4)сборка в приспособлении; 5)сборка по разметке.

 Сборка с полной взаимозаменяемостью – применяется в массовом и серийном производстве и сводится к соединению деталей друг с другом в определённой последовательности без пригонки. Точность сборки определяется допусками на сопрягаемые размеры. Детали имеют высокую жесткость , т.е. не изменяют свою форму под действием рабочих и монтажных нагрузок. Сборка проста и не требует использования высоко квалифицированных  рабочих. Собираемый таким методом узел должен содержать не более 5 деталей. Точность замыкающего звена  не выходит за требуемые пределы и  при замене любой детали  на другую деталь. Так как поле допуска представляет собой допустимую величину поля рассеивания размеров, то для расчёта допусков звеньев размерной цепи можно использовать следующую формулу

 

где  - допуск i – го звена размерной цепи

     - допуск на замыкающее звено.

 Селективная сборка (метод групповой взаимозаменяемости). Сущность метода заключается в том, что требуемая точность замыкающего звена  достигается за счёт включения в размерную цепь составляющих звеньев, принадлежащих к одной из групп, на которые они предварительно рассортированы. Если сравнить селективную сборку  и сборку с полной взаимозаменяемостью, при обеспечении одинаковых значений замыкающего звена, то селективная сборка окажется более экономичной. Достигается экономия за счёт расширения допусков на звенья размерной цепи. Это значит, что среднюю величину допуска   увеличивают в n раз  и получают так называемый производственный допуск

    

При этом точность изготовления деталей в n раз меньше чем деталей для сборки с полной взаимозаменяемостью. После изготовления деталей их сортируют на n групп,  в каждой группе величина допуска на размер находится в пределах . Собирая изделие из деталей,    Рис.3.24.     принадлежащих к соответствующим группам, получают требуемую точность замыкающего звена у всех изделий. Количество деталей,             входящих в сборку, не должно быть более трёх. Примером может служить    сборка шариковых колец (подшипников) подвижных   установок Рис.3.24.     

Шарики сортируют на группы  и в зависимости от точности изготовления шариковых дорожек, внешней и внутренней обойм, берут шарики из нужной группы и производят сборку. Таким образом, с минимальными затратами труда осуществляется сборка, при этом обеспечивается  требуемая точность радиального зазора между шариками и обоймой шарикового кольца

 Сборка с компенсацией  -  предполагает достижение заданной точности за счет изменения размера одного из заранее выбранного компенсирующего звена. Сборка с компенсацией предполагает различные способы достижения заданной точности замыкающего звена. Наиболее часто применяются следующие способы сборки с компенсацией: сборка с пригонкой и сборка с регулировкой.

  Сборка с пригонкой предполагает изменение размера одного, заранее выбранного, звена (детали). При сборке с пригонкой изменение размера может производиться механической обработкой сопрягаемой поверхности одной из деталей. Обычно под механической обработкой подразумевается процесс припиловки,  шабрения, притирки или любой другой способ снятие  слоя материала Рис.3.25. (в). Заданный зазор получают пригонкой детали 1, которая заранее изготавливается с

                                                         Рис.3.25

припуском Z. Как правило, этот процесс достаточно трудоёмкий и требует высокой квалификации  рабочих. Применяется в том случае, когда другие методы компенсации неприменимы.  

Сборка с регулировкой применяется в случае, когда величина замыкающего размера обеспечивается  за счет плавного или ступенчатого изменения положения одной из деталей размерной цепи. В качестве компенсатора могут использоваться регулировочные винты или винтовые соединения, прокладки, эксцентрики, клинья и т.д. Метод сборки с компенсацией применяется независимо от количества звеньев размерной цепи, т.е. количества деталей и их размеров.  Наиболее простым из этих методов является компенсация с помощью прокладок или ступенчатая регулировка, когда положение детали изменяется на требуемую величину, равную толщине прокладки Рис.3.25(б). Обеспечение требуемого зазора достигается установкой кольцевой прокладки К определённой толщины А2 . Прокладку подбирает сборщик в процессе сборки изделия.

 Сборка с плавной регулировкой предполагает плавное изменение размера замыкающего звена. На рис.3.25 (а) приведён один из возможных вариантов такой регулировки. Величина замыкающего размера (зазора)   достигается регулировкой положения втулки 2 относительно корпуса собираемого изделия. После регулирования положения втулки, которая является компенсатором, производится её контровка

винтом 1. Сборка с регулировкой имеет ряд преимуществ перед другими методами: универсальность ( может применяться независимо от числа звеньев и точности их изготовления); простота сборки и высокая точность изготовления; отсутствие пригоночных работ;  возможность регулирования в процессе эксплуатации.

Применение сборки с регулировкой  позволяет сократить трудоемкость изготовления и сборки изделия..

 Сборка по разметке – применяется в опытном или единичном производстве и требует использования высококвалифицированного труда. Точность сборки невысокая. Сборка по разметке производится с помощью универсальных слесарных инструментов (струбцин, чертилки, керна, ручных тисков) и приспособлений Детали, поступающие на сборку, отформованы и обрезаны с припуском по длине. Установка деталей в требуемое положение по разметке, т.е. по размерам чертежа – операция трудоемкая. Взаимозаменяемость узлов и деталей  при сборке по разметке обеспечить практически невозможно.  

Процесс сборки начинается с разметки и кернения  в деталях собираемого узла центров  отверстий  под заклёпки. Производится    установка деталей в  сборочное положение в соответствии с требованиями чертежа и закрепление их струбцинами.   По накерненым   центрам   сверлятся отверстия и в    некоторые из них          вставляются  болты   или штифты,   для временной   фиксации   положения собираемых деталей.

В таком виде узел передаётся на клёпку. После клёпки  собранные детали обрезаются  в размер, в соответствии с   требованиями чертежа,  т.  е.  снимается лишний припуск.

       В случае, если соединение деталей производится контактной точечной  сваркой, сварка  производится  в нескольких точках,  после чего струбцины снимаются и окончательно свариваются все детали.

 Сборка в приспособлении – применяется для сборки изделий имеющих  в своей конструкции относительно нежесткие детали,  изменяющие свою форму под  действием собственного веса или монтажных усилий,  а также  жёстких деталей. Ложементы или установочные поверхности приспособления выполняют функции базовых поверхностей обеспечивающих  требуемую форму не жёстким деталям, координацию взаимного положения и фиксацию как жёстких, так и не жёстких  деталей при сборке.

Приспособления, предназначенные для сборки крупно габаритных изделий - называют стапелями. Сборочные приспособления обеспечивают:

  •  требуемое взаимное положение собираемых деталей и узлов;
  •  придают определённую форму недостаточно жёстким деталям;
  •  обеспечивают удобство подходов обрабатывающего или другого инструмента  к  собираемым деталям.

      Применение приспособлений создаёт следующие преимущества в сравнении со сборкой по разметке:

  •  исключают  разметку и пригонку собираемых деталей;
  •  ускоряют процесс сборки;
  •  обеспечивают взаимозаменяемость собираемых узлов, панелей и изделия в целом;
  •  облегчают сборку, создавая необходимые удобства для сборщика.

 Сборочные приспособления широко используют как в серийном, так и в опытном производстве. Обеспечить требуемую точность выходных параметров собираемого узла, агрегата или изделия без применения приспособлений в ряде случаев практически невозможно или требует больших трудозатрат.

3.4.1. Технологичность сборки.

 

 Под технологичностью конструкции изделия понимается совокупность свойств, обеспечивающих изготовление, ремонт и техническое обслуживание  по наиболее эффективной технологии. При этом производится  сравнение  с аналогичными конструкциями, при одинаковых условиях изготовления, эксплуатации и   показателях качества.

Установки ЛА отличаются друг от друга не только своим назначением, но и конструкторскими решениями, применяемыми материалами, методами изготовления и сборки. Изделие должно отвечать не только требованиям прочности, надежности в эксплуатации, но и быть технологичным при изготовлении и сборке.

Одним из показателей технологичности конструкции является трудоемкость изготовления. В ряде изделий трудоемкость сборочных работ составляет от 40% до 60% общей трудоемкости изготовления. Как правило, технологичность изделия зависит от принятых конструкторских решений и оснащенности производства.

Для обеспечения  высокой технологичности сборки конструктор должен учитывать выполнение следующих требований.

1.Членение изделия на сборочные единицы или сборочной единицы на детали должно быть оптимальным. Слишком большое количество сборочных единиц или деталей в сборочной единице снижает точность выходных параметров и увеличивает трудоемкость изготовления.

2. Соединение элементов или сборочных единиц друг с другом должно быть простым и не требовать дополнительной доработки  сопрягаемых поверхностей.

3. Подходы к местам соединения или сочленения элементов должны быть удобными и позволять механизировать или автоматизировать процессы сборки.

4. Компоновка изделия, узла должна обеспечивать применение наиболее прогрессивных методов сборки.

Выполнение перечисленных требований предполагает:

  •  правильный выбор посадок, в подвижных и неподвижных соединениях;
  •  назначение оптимальной точности изготовления деталей и чистоты поверхностей;
  •  применение необходимых методов сборки при решении конкретных задач. 

3.4.2. Технологические требования к конструкции сопрягаемых деталей.

1. Для удобства сборки на деталях, сопрягаемых друг с другом, необходимо иметь  фаски, хотя бы в одной детали Рис.3.26. Отсутствие фасок, особенно в деталях сопрягаемых по посадкам, затрудняет их сборку, увеличивает трудоемкость.                                              

 Рис.3.26         Рис.3.27

2.Сопряжение  деталей должно обеспечивать определенность базирования Рис.3.27. Наличие нескольких поверхностей, расположенных на разных уровнях, не обеспечивает определенности базирования и может привести к перекосу, заклиниванию, изменению посадок, увеличению точности изготовления и т.д.

3.Если в подвижном соединении детали сопрягаются по двум поверхностям Рис.3.28 то они должны иметь такие линейные размеры, при которых начальный контакт пары сопрягаемых поверхностей начинался не одновременно а последовательно

   Рис.3.28

4. При сопряжении двух длинномерных деталей Рис.3.29  L 5Ф площадь контактирования должна быть небольшой (1/4 – 1/8), так как прогиб одной из деталей может привести к изменению посадок.

                                                                 Рис.3.29

5. При установке подшипников на  вал (Рис.3.30,)  по плотной или переходной посадкам,  посадочные поверхности  должны иметь минимально необходимую величину, т.е. вал, между  посадочными  поверхностями,  должен быть занижен по диаметру.

                                                Рис.3.30

3.3.7. Построение схем сборки.

Сборка представляет собой совокупность операций по установке  деталей в сборочное положение и соединение их в узлы, агрегаты и изделие в целом, способами указанными в чертеже.  Техпроцесс сборки зависит от конструкции, жёсткости и габаритов деталей.

 

                                  Рис.3.32

 Рис.3.31

        

При сборке жестких деталей основным и единственным требованием является выполнение сборочных операций в определённой последовательности. При сборке узла выделяется базовая деталь, к которой  присоединяют остальные детали.

На рис.3.31 приведена конструкция ролика сборного. Базовой деталью в этом узле является ось 2, с которой и начинается процесс сборки в следующей последовательности:

  •  напрессовать подшипник 1 на ось 2;

     -    установить распорную втулку 5 на ось 2;

     -    вставить сальник 4 в канавку ролика 3;

     -    установить натяжной ролик 3  с сальником 4 на  ось 2;

      -   установить на хвостовик оси 2 шайбу 8 и  навернуть гайку 10;

       -   установить крышку 6 и закрепить  болтами  7.

При качественном изготовлении сборка ролика  не требует подгонки и доработки деталей

На основании разработанной последовательности сборочных операций составляется схема сборки Рис.3.32, которая является одним из основных технологических документов для технолога. В схеме сборки приняты следующие обозначения

 

. В обозначении сборочной единицы или детали над чертой указывается позиция, соответствующая сборочной единице или детали на чертеже, а под чертой присвоенный им чертёжный номер. В обозначении ГОСТовских деталей над чертой  указывается наименование нормали (винт, болт, гайка и т.п.), а под чертой ГОСТ данной нормали. В процессе сборки составной детали, узла или изделия могут применяться различные материал ,обеспечивающие соединение отдельных элементов, уплотнение между ними или наличие смазки (клеи, герметики, при сварке электроды и пр.). В обозначении материала указывается его название и ГОСТ.

Если в процессе сборки применяется приспособление, то над чертой указывается его наименование, а под чертой его номер.

Процесс сборки осуществляется в определённой последовательности, обеспечивающей собираемость узла или изделия с требуемым качеством. Последовательность сборки обозначается прямоугольником с указанием номера операции.

Построение структурной схемы сборки начинается с выбора базовой детали, от которой идёт основная линия сборки, оканчивающаяся готовым изделием или узлом. К основной линии сборки подсоединяются детали или сборочные единицы в требуемой последовательности. Каждая такая операция представляет узел на линии сборки и соответствующую позицию от 1 до n.

На рис. 3.33. приведена конструкция заднего обтекателя блока, а на рис.3.34 его структурная схема сборки.

   Рис. 3.33

   Рис. 3.34.

     Раздел 4. Технологичность соединений.

Надежность крепления и взаимная точность положения, собираемых узлов и деталей относительно друг друга, обеспечивается различными конструктивными решениями и зависит от условий их работы и формы сопрягаемых поверхностей.

Все соединения деталей и сборочных единиц можно  разделить на два класса.

Разъемные – подвижные и неподвижные соединения.

Неразъемные – только неподвижные соединения.

4.1.Разъемные соединения.

Наиболее распространенными видами разъемных соединений являются:

болтовые, шпилечные, винтовые, штифтовые, клиновые, соединения хомутом, байонетные, резьбовые, шпоночные , шлицевые.

4.1.1. Болтовое соединение - применяется в соединениях имеющих сквозные отверстия и требует двухстороннего подхода инструмента при навинчивании гайки Рис.4.1. Стандартные болты по степени точности делятся на болты: 1) нормальной точности; 2)повышенной точности; 3) грубой точности.

                                                                                 

                  

                     Рис.4.1.                                   Рис. 4.2.

Диаметр отверстия под болт d1  имеет размер больше диаметра  резьбы болта d . Болтовое крепление обеспечивает надежное стягивание  соединяемых деталей. При стягивании в теле болта возникают напряжения растяжения. Тело удлиненных болтов Рис.4.2. имеет диаметр   равный или несколько меньший внутреннего диаметра резьбы. Такие болты обладают более высокой упругостью, что улучшает условия работы стяжного соединения при действии ударных нагрузок.  На Рис.6.1.и.6.2. приведены  размеры внутренних и внешних свободных участков резьбы для основных видов соединений.

В процессе эксплуатации  на изделие действуют различные виды нагрузок , в том числе и вибрационные. Под действием вибрационных нагрузок может происходить само раскручивание гаек и болтов. Для предотвращения этого явления  соединения подвергают контровке. Для этих целей могут применяться следующие способы контровки: клеем; проволокой; специальными шайбами; шплинтами, кернение, применение специальных само контрящих гаек.

4.1.2. Шпилечные соединения.

         Шпилечные соединения применяются в основном  для деталей из мягких (алюминиевых и магниевых сплавов) или хрупких (серого чугуна) материалов.

                          

                                                 Рис.4.3.

Шпильки устанавливают как в глухие,, так и сквозные  резьбовые отверстия. На Рис.4.3. приведены  некоторые варианты установки шпилек. Шпилька устанавливается в резьбовое отверстие   наглухо, чаще с натягом. При такой  установке  резьбовое соединение, даже  из мягких материалов,  получается достаточно надежным. Для дополнительной контровки шпильки могут устанавливаться на клей, грунт, керниться. Соединение шпильками  позволяет уменьшить габариты стыковочной  поверхности детали или узла, требует одностороннего подхода инструмента.

4.1.3. Винтовые соединения. 

Предназначены для крепления обшивки, небольших узлов и агрегатов, мелких деталей и т.д.

`

                          Рис.4.4  

На Рис. 4.4. представлены основные виды винтов под отвертку. Наибольшее применение  при изготовлении установок находят винты с цилиндрической, полукруглой, потайной и полупотайной (чечевице образной) головками. Винты с потайной и полупотайной головками применяют для крепления обшивки и деталей находящихся  на внешних обводах установок. Внутри отсеков или узлов устанавливают все остальные виды винтов.

                            

 Рис.4.6.

                  Рис.4.5. Рис.4.6.

Крепление  деталей  винтами  можно производить как ввинчиванием их в корпус детали Рис.4.5., так и с помощью гаек. Соединения винтами, особенно когда их количество большое, достаточно трудоёмкий процесс и требует обеспечения соосности отверстий в соединяемых деталях, особенно при применении винтов с потайной головкой. При использовании винтов с потайной головкой появляется дополнительная операция, зенкерование.  Если толщина детали меньше высоты потайной головки, в случае крепления тонко листовых обшивок, производят в обшивке выдавку под головку Рис. 4.6. Не допускается выступание головок винтов за обшивку, а утопание допускается в пределах 0,1-0,2 мм.

К недостаткам винтовых соединений   относится: повышенная трудоёмкость сборки; совместное сверление отверстий в соединяемых деталях; трудности с автоматизацией и механизацией процесса.

Стопорение винтов от вывинчивания производят различными способами, указанными на Рис.4.7.  Винты с полусферической и цилиндрической головками стопоряьтся упругими  и храповыми шайбами (1 – 5), винты с цилиндрической головкой можно стопорить вязкой контровочной проволокой. Стопорение винтов с потайной головко поизводят установкой их на грут иликлей, а также кернением, как показано на Рис.4.7. (7).

      

  Рис.4.7.       

В ряде случаев, для фиксации деталей на валах применяют установочные винты Рис.4.8. с различными  фиксирующими концами и головками под инструмент.

 

 Рис.4.8.

Врезные винты имеют хвостовик который входит в отверстие вала фиксируя  и координируя положение детали. Нажимной винт удерживает деталь только за счет сил трения.

 4.1.4.Шпоночные соединения – применяются для передачи крутящего момента и координации детали на плоскости в определённом положении. Шпонки используют в малонагруженных соединениях. Недостатком шпоночных соединений является малая несущая способность, ослабление валов шпоночными пазами, концентрация напряжений из-за неблагоприятной формы шпоночных пазов, низкая технологичность. Особенно резко шпонки ослабляют полые валы, у которых отношение диаметра отверстия к диаметру вала

d/D0,5.По своей конструкции шпонки бывают: призматические (а),сегментные(б) , клиновые(в) Рис.4.9.

     

     а                                                                     б

        в

                            Рис.4.9

При сборке шпонка устанавливается в паз вала, ступицы или на плоскости с определённой посадкой.Рис.4.10 Наиболее часто применяются призматические и сегментные шпонки. Шпонки

                         

                                       Рис.4.10

входят в паз так, что между её верхней плоскостью и дном паза ступицы оставляют зазор s Рис. 4.11.                                  

               

 Рис.4.11.                                            Рис.4.12.                                     Рис.4.13.

Шпоночные пазы на валу или плоскости обрабатывают фрезерованием пальцевой или дисковой фрезой Рис. 4.12. ,а в ступице колеса долблением или протягиванием.

 Пазы на валу бывают закрытого (а) и открытого (б) типа Рис.4.13. Паз открытого типа выходит до торца вала.

   В зависимости от назначения, условий работы тип посадок и точность изготовления шпоночных пазов и шпонок определяется по справочной литературе.

4.1.5. Шлицевые соединения – применяются для передачи больших крутящих моментов и имеют преимущества перед шпоночными. В установках ЛА наиболее часто применяются щлицевые соединения с прямобочными и эвольвентными шлицами.Рис.4.14.

                                             Рис.4.14

     

Современные методы обработки внутренних щлицев (протягиввание; шлифование центрирующих поверхностей) и наружных шлицев (фрезерование червячными фрезами и срогание долбяками методом обкатки; наружное протягивание; шлифование центрирующих поверхностей и рабочих граней шлицев) обеспечивает высокую точность и взаимозаменяемость шлицевых соединений.

Прямобочные шлицы наиболее часто центрируют по внешнему диаметру вала, такая центровка является наиболее технологична Рис.4.15, эвольвентные шлицы центрируются по боковой поверхности.

Рис.4.15.

В таблице 4.1. приведены рекомендуемые поля допусков и посадок для шлицевых соединений.

       

        Таблица 4.1.

4.1.6. Унифицированные стыки.

Быстросъемные унифицированные соединения функционально законченных сборочных единиц, применяемых в конструкциях перспективных изделий (хомутовые, клиновые, байонетные, эксцентриковые) применяются при сборке изделий и обеспечивают надёжное крепление соединяемых сборочных единиц (узлов, агрегатов, секций и т.п.).

Соединения являются типовыми и используются в конструкциях перспективных изделий исходя из конкретных технических требований, применяемых материалов и габаритов соединяемых узлов.

Стык хомутовый - (рис.4.16) состоит из хомута и двух цилиндрических корпусов, сопряжённых между собой цилиндрическими поверхностями, выполненными по скользящей посадке и обеспечивающими их центрирование. Соприкасающиеся торцевые поверхности имеют  трапецеидальные кольцевые выступы, наклонные поверхности которых сопрягаются с ответными поверхностями хомута. Соединение корпусов осуществляется при стягивании хомута стяжным болтом. При этом боковые поверхности хомута, выполненные с Ð18°30', перемещаясь по трапецеидальным кольцевым выступам корпусов, стягивают их в осевом направлении с усилием, необходимым для предотвращения появления зазора при эксплуатационных нагрузках. Для диаметров корпусов до 120 мм применяется хомут, состоящий из собственного хомута и стяжного винта.

При соединении корпусов диаметром более 200 мм используются хомуты, состоящие из двух половин и двух стяжных винтов. Соединение достаточно надежно с точки зрения эксплуатации, но имеет недостаток, состоящий в том, что наличие стяжных винтов заставляет развивать элементы хомутов, выходящие за пределы калибра изделия, отрицательно влияющие на аэродинамические характеристики.

Рис.4.16

Байонетный стык - применяется как для стыковки узлов или секций имеющих цилиндрические  поверхности, так и для стыковки узлов на плоскости. В зависимости от назначения и конструктивных особенностей изделия, байонетные стыки бывают шлицевыми и болтовыми.

Шлицевой стык, в зависимости от действующих нагрузок и условий эксплуатации, бывает однорядный и многорядный, а шлицы трапецеидальными или прямоугольными   (рис. 4.17 и 4.18). На внутренней поверхности охватывающего участка корпуса прорезаны кольцевые канавки трапецеидальной формы. В соответствии с особенностями эксплуатации трапецеидальные выступы срезаны в нескольких местах, образуя на цилиндрической поверхности корпуса поперечные щлицы. В середине выступающих частей просверлены отверстия и зенковки для головок винтов. На наружной поверхности охватываемого участка корпуса так же прорезаны кольцевые канавки трапецеидальной формы. По окружности выступов трапецеидальной формы сформированы поперечные шлицы, а на середине выступающих участков  выполнены резьбовых отверстия. В комплект стыка входят также необходимое количество винтов. Соединение стыка производится в следующей последовательности: охватываемый стык вводится в охватывающий, когда  поперечные шлицы одного вводятся в выемки другого и корпуса поворачиваются относительно друг друга на некоторый угол. Обычно угол поворота соответствует ширине шлица охватывающего стыка. После

                             Рис.4.17.

поворота корпусов относительно друг друга, до совмещения отверстий охватывающего корпуса с резьбовыми отверстиями охватываемого корпуса, в них вставляют винты и затягивают стык. При этом боковые поверхности охватывающего и охватываемого стыков плотно прилегают друг к другу и выбираются осевые и радиальные зазоры за счет нежесткости конструкции. Данный вид многозаходного стыка применяется для соединения цилиндрических поверхностей до диаметра не более 200 – 250 мм. и больших изгибающих моментах. Однозаходный байонетный  стык применяется для стыковки цилиндрических поверхностей диаметром до 480-500мм., когда поперечные нагрузки и крутящие моменты относительно малы Рис.4.18 , и не требуется высокой точности взаимного положения стыкуемых корпусов.

Как правило,  угловая ширина охватываемого стыка  несколько меньше чем охватывающего стыка . Поворот одного корпуса относительно другого осуществляется примерно на 1/2 и в этом положении осуществляется их фиксация специальным стопорным устройством.

                                             Рис.4.18

Болтовое байонетное соединение Рис.4.19 применяется для соединения и взаимной координации сборочных единиц на плоскости, и также является быстро разъёмным. На торцевой поверхности одной из деталей узла (секции) изготавливают фигурные отверстия, расположенные на одной окружности, центр которой совпадает с осью изделия. На ответной торцевой поверхности закрепляют фигурные болты, оси которых размещаются на аналогичной окружности. Конструктивно головка фигурного болта выполнена конической, и её диаметр сопрягается с большим диаметром фигурного отверстия по ходовой посадке.

    Рис.4.19

Шейка фигурного болта имеет диаметр меньше чем головка, и также сопрягается с радиусным пазом фигурного отверстия по ходовой посадке. Кольцевое утолщение на теле фигурного болта выполнено диаметром больше чем головка и имеет лыски под ключ. Стыковка двух узлов осуществляется в следующей последовательности:  большой диаметр фигурных отверстий одного из узлов, совмещается с головками фигурных болтов второго узла, после чего их перемещают навстречу друг друга до упора в цилиндрическое утолщение фигурного болта. Таким образом выдерживается необходимое расстояние между торцами двух поверхностей, равное толщине цилиндрического утолщения фигурных болтов, и в этом положении один из узлов поворачивается на угол определяемый центрами цилиндрических поверхностей фигурного отверстия. В этом положении узлы фиксируют стопорным устройством, ограничивающим их разворот в противоположном направлении.

       Клиновой стык  (рис. 4.20) состоит из двух цилиндрических корпусов, сочлененных между собой посадкой по гладкой цилиндрической поверхности, и представляет собой телескопическое соединение, содержащее втулочную и стержневую части с кольцевыми канавками для размещения в них запорных элементов - клиньев, создающих осевой натяг в соединении между блоками. В охватывающем элементе стыка в радиальном направлении выполнены три прямоугольных паза для установки клиньев и прокладок.

Для предотвращения углового перемещения корпусов относительно друг друга вокруг оси, в охватываемой части стыка предусмотрен цилиндрический фиксатор, а в охватывающей части стыка имеется паз, выполненный по соответствующей посадке на фиксаторе. В комплект стыка входят 6 клиньев и 12 прокладок.

Установка запорных элементов - клиньев осуществляется пневмопистолетом, оснащенным спецнасадками, при давлении воздуха 4 атм.

Для исключения появления деформаций и механических повреждений элементов соединения, данный стык рекомендуется применять в конструкциях корпусов изделия, изготовленных из материала с в > 70кгс/мм2.

Рис.4.20

4.2. НЕРАЗЪЁМНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Находят широкое применение при изготовлении обтекателей, экранов,  п\ящиков, АПУ,АКУ, отдельных узлов и т.п. Эти соединения характеризуются неизменным  положением собранных деталей и узлов относительно друг дуга . К таким соединениям относятся клёпка, сварка, пайка и склеивание. Выбор того или иного вида соединений зависит от конструкции устройства, применяемых материалов и условий работ изделия. Качество неразъёмных соединений в значительной степени зависит от совершенства техпроцесса, оборудования и инструмента. Лучшие показатели получаются при механизации техпроцесса и его автоматизации (постоянство режимов).

 4.2.1. Клёпанные соединения.

Процесс  клепки широко применяется в авиационной промышленности и относится к трудоёмким процессам. Характеризуется большим объёмом ручных работ и состоит из следующих операций: 1)сверление отверстий,2) зенкование или штамповка гнезда под потайную головку, 3)установка заклёпки 4) формирование замыкающей головки заклёпки,5)контроль Рис.4.21.

                                   

        

 

                                                                       Рис.4.21

Соединяемые детали плотно прижимают друг к другу усилием Q и формируют замыкающую головку. Величина выступающей части заклёпки  = 1,2d.

Заклепки изготавливают из алюминиевых сплавов и сталей с выступающей, полупотайной или потайной головками.

Обычно применяется холодная клёпка , которая обеспечивает лучшее заполнение отверстия стержнем заклёпки и не снижает механических свойств материала, а также облегчает производство самих работ. Как правило, в конструкции, заклёпки работают на срез.

Заклепки с потайной головкой применяют в соединениях находящихся в воздушном потоке, что позволяет снизить аэродинамическое сопротивление.

Обеспечение надежного крепления листового материала заклёпками с потайной головкой достигается при выполнении следующих условий. Толщина листа  больше или равна высоте h головки. В случае если меньше h необходимо сделать выдавку под головку заклёпки.(рис.4.22,)

   Рис 4.22.

 Для сверления и зенкования отверстий в панелях больших габаритов, с большим количеством отверстий, используют специальные  сверлильно-зенковальные станки. Длина заклёпки определяется толщиной пакета  соединяемых деталей и выступающей части .Величина l =1.3d  диаметра  заклёпки при этом высота замыкающей головки будет h=0.4d,в каждом конкретном случае, величина  определяется  формой замыкающей головки.

Для образования замыкающей головки применяется  ударная или прессовая клёпка. При ударной клёпке в качестве рабочего инструмента применяют пневматические  молотки и поддержки, при прессовой  - пресс и специальные приспособления. На схеме Рис 4.23 приведена схема основных методов клёпки.

   

    

            Рис.4.23

Применение обычных заклёпок требует  создание  конструкций, которые позволяют обеспечить двухсторонний подход к заклёпке. С одной стороны должен быть обеспечен свободный доступ поддержки , формирующей замыкающую головку, с другой подвод инструмента.

В случае, если конструкция не обеспечивает указанных условий, применяются специальные заклёпки к ним относятся: 1) Стержневые; 2)Взрывные; 3)Закладные.

Стержневые заклёпки применяются в высоконагруженных соединениях. Стержень заклёпки выполняют из высокопрочной стали и устанавливают в отверстие с натягом, а замыкающую головку формируют завальцовкой  колец из пластичного материала Рис.4.24.

  

                                            Рис 4.24

 

В ряде случаев при соединении деталей не всегда можно обеспечить двухсторонний подход к заклёпке, чтобы сформировать замыкающую головку. В таких случаях применяют односторонние заклёпки: к ним относятся взрывные и закладные. В тело взрывной заклёпки закладывают заряд, который срабатывает при её нагреве. При срабатывании заряда образуется замыкающая головка. Рис 4.25.

           

Рис.4.25             Рис.4.26.

Наиболее часто применяются  закладные заклёпки  с центральным стержнем или прошивкой. Чаще всего применяют вытяжные формирующие прошивки. Заклёпку вместе с заведённой в неё прошивкой вставляют в отверстие головкой наружу. Опираясь на головку специальными клещами вытягивают прошивку, формируя замыкающую головку. Прошивка имеет  кольцевую канавку,  по которой происходит её разрушение после формирования замыкающей головки Рис 4.26.

 Виды заклёпочных соединений

Заклёпочные соединения целесообразно нагружать только на сдвиг, разгружая его от действия изгибающих моментов, вызывающих односторонний изгиб стержней заклёпок.

       Заклёпочные соединения  выполняют в нахлёст,  в стык с одной или двумя накладками.   Для соединения листовых материалов применяют однорядные (рис 4.27 а),  двухрядные (рис.4.27. б,г) и многорядные соединения (рис.4.27,д). В двухрядных и многорядных швах заклёпки, как правило,

     Рис.4.27

располагают в шахматном порядке. При шахматном расположении более равномерно распределяются напряжения по заклёпкам.

L = Н + L1  длина заклёпки.

 S = толщина листа.   S1 = толщина накладки.d = диаметр заклёпки.

Н - толщина пакета, L1 - длина        выступающей  части заклёпки, зависит от формы замыкающей головки и колеблется в диапазоне от 0,6d до 1,2d.

    Шаг между заклёпками t = (3 – 12) d

     Расстояние от края                е1 = (1.5 – 2)d

 Технологические требования к заклёпочным соединениям.

1.В каждом соединении должно быть использовано минимальное количество разновидностей заклёпочных соединений, а также типоразмеров заклёпок и их видов.

2. Должен быть обеспечен двухсторонний подход инструмента к заклёпке.

3. Конструкция соединения должна обеспечивать возможность применения прессовой клёпки, что обеспечивает снижение заболеваемости рабочих и повышение качества соединения.

4. Шаг между заклёпками должен соответствовать стандартным величинам (12,5; 15; 17,5; 20;25;   30;35;40;50;60 и т.д.)

5. Нельзя располагать материал более прочный между менее прочными   Рис 4.28.

 

Рис.4.28

6.Расположение замыкающей головки производить на более толстой детали или на детали изготовленной из более прочного материала.

7.При клёпке тонкостенных деталей замыкающие головки необходимо чередовать с закладными. Рис 4.29.

                 Рис. 4.29

                

8. При клёпке алюминиевых сплавов нельзя применять стальные заклёпки.

  Герметизация   заклёпочных   соединений.      

 Герметизация клёпанных швов  достигается как за счёт качества выполняемого соединения, так и за счёт его герметизации :   - плотной подгонкой сопрягаемых деталей;

  •  полным заполнением отверстия стержнем заклёпки;
  •  применением специальных уплотнителей.

   Герметизация с помощью уплотнителей бывает: - внутришовная; Рис.4.30а

  •  поверхностная; Рис.4.30б
  •  комбинированная. Рис.4.30 в

  В качестве герметизирующего уплотнения применяют упругие прокладки, липкие плёнки, жидкие герметики, ленты, замазки и т.п.

                                                                               

  

Рис.4.30

 

 4.2.2.. Сварные соединения.

Сварка наиболее распространенный метод соединения деталей, который поддаётся механизации. В машиностроении сварку применяют для изготовления конструкций из листового материала, труб ,профилей. В целях упрощения техпроцесса изготовления иногда выгодно расчленить сложные штампованные детали на простые части и соединять их сваркой.

Такой подход часто применяется в единичном и мелкосерийном производстве.

Хорошо свариваются низкоуглеродистые стали ( <0.25%С), низколегированные стали с низким содержанием С и никелевые сплавы. Сварка высокоуглеродистых сталей, средне- и высоколегированных сталей представляет определённые трудности, в таб.1 приведены характеристики свариваемости металлов.

                                         Таблица 1

      

         № С экв %      Группа свариваемости      Характеристика свариваемости

         1.       до о,27              1               Хорошая

         2.       0.28  -  039   2  Удовлетворительная (подогрев до 1000С )                                     

         3.      0,4  -   0,5     3         Удовлетворительная (подогрев до 2000 С)                                                                                                                                                        

         4.   0,51  - 0,66     4  Затруднительная (нагрев до400 –5000 С)

         5.        св. 0,66                  5  Неудовлетворительная

Сварка цветных металлов (медные и алюминиевые сплавы) затруднительна из-за высокой теплопроводности и лёгкой окисляемости.  Как правило, прочность сварного шва  ниже прочности основного материала вследствие наличия шлаков, образования пор и структурных изменений в материале. Сварка   вызывает поводку деталей величина, которой зависит от протяжённости  и сечения шва, от термического нагрева.  Поводку можно устранить  применяя стабилизирующую термообработку после сварки ( отжиг при 600-6500 С).

Наиболее освоенными и часто применяемыми методами сварки, позволяющими соединять однородные материалы, являются: 1.Дуговая сварка (аргоно-дуговая ручная и автоматическая, автоматическая под слоем флюса, ручная – плавящимся электродом); 2. Ацетилено-кислородная используется преимущественно для соединения деталей из углеродистых сталей в мелкосерийном производстве. Широко применяется прирезке металла так как имеет большую производительность и более высокое качество реза; 3. Контактная сварка (точечная и роликовая) – применяется для соединения листовых материалов друг с другом или с различными профильными деталями. При  применении роликовой сварки обеспечивается герметичность соединения. Оба вида сварки поддаются автоматизации и механизации технологического процесса соединения. Могут применяться для соединения алюминиевых сплавов; 4. Диффузионная сварка – стык свариваемых деталей нагревают индуктором и сжимают друг с другом. Процесс сварки проводят в камере с  глубоким вакуумом или в среде нейтральных газов. Для надёжного соединения  достаточен нагрев              

до750-8000 С. Диффузионной сваркой соединяют тугоплавкие, жаропрочные сплавы, керамика. цветные сплавы, а также разнородные материалы. 5. Электронно-лучевая сварка осуществляется потоком  электронов. Толщина соединяемых деталей от нескольких десятков миллиметров до нескольких микрометров.

 Выбор метода сварки производится на основании анализа конструкции изделия, при этом учитывают:  -  свариваемость материала данным методом;                       

                       -  качество соединения;

                       - производительность работ.              

          Свариваемость  -  свойство металлов давать при сварке доброкачественное соединение без трещин и коррозионно-стойкое. В таблице 2 приведены рекомендации по свариваемости некоторых материалов различными способами.

  

                                                                                                                       Таблица 2

       Способы сварки                        Амц  Д16Т      В95     30ХГСА     12Г2А    

   Аргонно – дуговая, ручная и автомат.    +       -         -             +  +     +  +  

    Дуговая автоматическая под флюсом      -              -            -             +  +            + +    

    Ручная дуговая                    -             -             -              +                +

    Электроконтактная  (точечная,             +  +             +            +             +             +  +  

роликовая)

Вместе с тем качество сварки будет зависеть от толщины свариваемых материалов, формы шва и характеризуется следующим соотношением.

  

пс =  -  коэффициент прочности сварного шва, где

-  напряжение разрушения сварного шва,

-  временное напряжение растяжения материала.

             Чем больше  тем выше прочность соединения, в Таблице 3 приведены  значения в зависимости от способа сварки и формы сварного шва.

             Таблица 3

Способ сварки

Толщина свариваемого материала  мм

  Коэф.  Прочности

      Форма шва

Встык

Встык с усилением

Внахлёст

Дуговая автоматическая

1,5 - 60

0,8

0,9

0,7

Аргоно- дуговая

Ручная

0,5 - 25

0.7

0.8

0.6

Автоматическая

0,1 - 200

0.8

0.9

0.7

  Ручная дуговая

1.2 - 25

0.6 - 0.8

0.7 - 0.9

0.6 – 0.7

  Газовая ручная

0.5 - 25

  

Производительность работ в значительной степени зависит от автоматизации процесса сварки, одновременно автоматическая сварка обеспечивает более высокое качество сварного шва.

Технологический процесс сварки плавлением предполагает, независимо от способа сварки, следующие этапы:    - подготовка кромок к сварке и обезжиривание поверхностей;

              -  установка и закрепление деталей в требуемом положении;

  - проведение сварочных работ.

    Для обеспечения качественного соединения необходимо, в зависимости от толщины материала, подготовить кромки к сварке, обеспечив при этом необходимую величину зазора, для лучшего формирования сварного шва. Зазор должен быть равномерным по всей длине шва.

4.2.2.1.Типы сварных соединений.

Тип соединения определяется взаимным расположением свариваемых элементов и формой их кромок. Разделка или подготовка кромок под сварку , необходима для обеспечения равнопрочности сварного соединения с основным металлом.

Различают  4  типа сварных соединений.

  1.  Стыковое. 2. Угловое.  3. Тавровое.  4. В нахлёст.

 

Конструктивно каждый из типов соединений подразделяется по формам подготовки кромок под сварку, в зависимости от конструкции соединяемых деталей.

Стыковое соединение.

Стыковое соединение является наиболее прочным и простым из всех типов соединений

  1.  С отбортовкой кромок Рис.4.31 применяется при сварке листов толщиной = 0.1 – 3 мм  ручной дуговой сваркой.

                                                                 

                                                                                       Рис. 4.31

                                                                             

2.Без скоса кромок  -  обеспечивает более равномерное распределение деформаций и напряжений при сварке тонкостенных деталей  Рис.4.32  Толщина соединяемых листов =1 – 5мм. Зазор между деталями а = 0 – 0.5 мм.

 

     

Рис. 4.32

     

                                                       

  1.  Со скосом кромок – односторонний или двухсторонний скос кромок. Рис.4.33. Позволяет сваривать детали достаточно большой толщины  = 4 – 60 мм.

                         Односторонний   Двухсторонний   

    Рис. 4.33

Угловое соединение.

Угловое соединение – сваривается в большинстве случаев ручной дуговой или газовой сваркой. На рис.4.34. приведены основные виды угловых соединений из листового материала и профилей.

                                  Рис. 4.34.

Тавровое соединение

Тавровое соединениеРис.4.35, как и угловое, осуществляется ручной сваркой. В зависимости от точности взаимного положения деталей и их габаритов, они могут фиксироваться с помощью специальных приспособлений.

                  Рис. 4.35.

Соединения в нахлёст .

Соединение внахлёст менее прочное чем встык, но не требует подготовки кромок под сварку.

На Рис.4.31 представлены типы соединений в нахлёст. На рис. 4.36 б изображено соединение полученное контактной точечной или роликовой сваркой.

                                      а)                                                         б)

    Рис. 4.36   

  

 4.2.2.2.Технологичность сварных соединений.

Технологичность обеспечивается в процессе проектирования конструкции, за счет правильного выбора материала, типа соединения и формы свариваемых элементов, способов сварки. При проектировании сварных соединений конструктор должен руководствоваться следующими основными требованиями. 1. Конструкция швов должна позволять применение механизированной или автоматизированной сварки. 2. Искажения формы детали от температуры должно быть минимальным. 3. Подходы к месту сварки должны быть свободными.

Конструкция сварного узла может состоять из деталей заготовками, для которых служат лист, труба, профиль, литьё, поковка или штамповка. Их размеры и форма должны выбираться с учетом влияния перечисленных требований, а также применяемого вида сварки.  В ряде случаев сварные конструкции узлов или деталей являются более технологичными в изготовлении, чем детали изготовленные другими технологическими способами, т.е. имеют меньшую массу, трудоёмкость, при прочих равных условиях.

В процессе сварки, при заполнении сварного шва с односторонним скосом кромок, расплавленным материалом электрода, происходят значительный нагрев и структурные изменения материала в зоне 1-2 Рис.4.37 а.  Вследствие охлаждения материала, за счёт усадки и внутренних напряжений, происходит изменение формы и размеров детали Рис 4.37 б. Металл в зоне шва и около шовной зоне после охлаждения даёт усадку , укорачивается. Укорочение 1 и  2  пропорционально длине зон 1 – 1 и 2 – 2  сварного шва. При симметричном шве Рис.4.37 в (двухстороннем) происходит только деформация заготовки в поперечном п  и продольном пр  направлениях, т.е. укорочение  сварной конструкции за счет усадки материала шва.

Для их компенсации предусматривается припуск на механическую обработку посадочных мест и стыковочных поверхностей. Однако не во всякой конструкции, после  механической обработки можно достичь высокой точности. Иногда при наличии высоких остаточных напряжений, после механической обработки, может нарушаться внутреннее равновесие , что приводит к деформации формы детали. Для снижения деформации (коробления) сварной конструкции используются специальные приёмы, и в частности.

  1.  Увеличивают размеры заготовок на  величину предполагаемой усадки, в поперечном и продольном направлениях.
  2.  Осуществляют предварительный изгиб заготовки под углом  с учётом  угловой деформации.

Рис 4.38.

  1.  Применяют в конструкции швы со скосом кромок с двух сторон. Рис 4.39.
  2.  Применяют специальные приспособления, обеспечивающие жесткое крепление деталей .Рис 4.40 при сварке.
  3.  Предусматривают в конструкции рёбра жёсткости. Рис 4.41
  4.  В зависимости от длины и формы шва сварку производят в определённой последовательности исключающей или уменьшающей коробление сваренных деталей.Рис.4.42.

 А)    б)    в)    

                                                                Рис. 4.37

 Рис 4.38                                         Рис 4.39

 

 

                              Рис.4.40                                                                Рис 4.41

     Рис 4.42

4.2.2.3. Технологические рекомендации к сварным конструкциям.

Для получения высококачественного сварного соединения, при конструировании необходимо учитывать технологические особенности применяемого метода сварки. Общими, для  различных методов сварки плавлением, являются следующие рекомендации.

1.Материалы должны иметь хорошую свариваемость для применяемого метода сварки.

2.Швы необходимо располагать симметрично, для снижения деформаций детали, избегать их перекрещивания. Рис 4.43.

3.Избегать сварных швов вблизи элементов жёсткости, либо делать плавные переходы для снижения концентрации напряжений. Рис 4.44

4.Разнотолщинность соединяемых деталей должна быть не более 30%.

5.При стыковой сварке без скоса кромок, смещение соединяемых деталей допускается не более 10% от их толщины, так как снижается прочность шва.

6.Производить термообработку после сварки.

Р                         Рис.4.43.                           Рис 4.44

7.Применять способы сварки, обеспечивающие минимальные разогрев заготовок и зону пластических деформаций около сварного шва.

4.2.2.4. Дефекты в сварных швах и способы их контроля.

Дефекты в сварных швах приводят к снижению их прочности и преждевременному разрушению при действии знакопеременных нагрузок.

Дефекты бывают двух типов: внешние и внутренние.

К внешним дефектам относятся: наплывы, подрезы, наружные непровары и несплавления, поверхностные трещины и поры.

К внутренним дефектам относятся: скрытые трещины и поры, внутренние непровары и несплавления , шлаковые включения  Рис.4.45.

   Рис.4.45.

Качество сварных соединений обеспечивается как правильно сконструированным соединением и выбранными режимами сварки, так и контролем соединений.

Контроль бывает двух видов:  разрушающий и неразрушающий.

К разрушающему контролю относятся: контроль механических характеристик сварного шва и металлографический анализ. Применяется при изготовлении ответственных конструкций. Вместе со свариваемым изделием сваривают контрольные образцы из материала той же партии, либо вырезают контрольные образцы  в зоне сварного шва из одного готового изделия от партии.

Образцы испытывают на растяжение и изгиб. Определяются пределы текучести  и прочность , относительное удлинение и сужение и т.д. Проводится анализ макро и микрошлифов на наличие неметаллических включений в металле шва, размера зёрен, микроскопических трещин и пор, твердости.

К неразрушающим методам контроля относятся:

  •  внешний осмотр, для выявления поверхностных дефектов;
  •  магнитный контроль (до 6мм);
  •  рентгеновский контроль( 10…200мм для стали и до 300 мм для алюминия);
  •  ультро звуковой контроль (1…200мм);
  •  испытания на герметичность.    

4.3. Технологичность паянных соединений

Пайкой называется процесс соединения заготовок без их расплавления посредством введения между ними расплавленного припоя. В сравнении со сварными соединениями паянные соединения имеют свои преимущества.

  1.  Позволяют соединять разнородные материалы ( припой является барьерным материалом который не корродирует с основным материалом).
  2.  Деформация и коробление при пайке меньше чем при сварке (основной материал не плавится следовательно и усадка меньше).
  3.  Прочность соединения на разрыв можно обеспечить такой же как и прочность основного материала, за счет перекрытия.
  4.  Соединение обладает большой усталостной прочностью, за счет большой пластичности припоя и образования галтелей , снижающих концентраторы напряжений.
  5.   Паяные соединения более экономичные и легко поддаются автоматизации.
  6.  Допускается большая разнотолщинность соединяемых материалов.

Припои и методы пайки.

Материалы применяемые для пайки называются припоями и делятся на две группы: низкотемпературные (мягкие) и высокотемпературные (твердые). Соответственно температуры их плавления  ниже 500 0 С или выше 500 0 С. Изготовляются в виде прутков ,проволоки, листов, полос , колец , дисков и т.д.

Низкотемпературные припои изготовлены из сплавов на основе  олова, свинца, висмута, цинка, кадмия ( ПОС – 40, ПОС – 61)

Высокотемпературные припои изготовляют в зависимости от марки соединяемых материалов

(медно – цинковые, медно –0 никелевые, припои на основе алюминия, магния с добавками других металлов, меди , олова, кремния, марганца, серебра  и т.д.( ПСр – 25, ПМЦ – 54, ПМЦФ).

По особенностям процесса и технологии пайка может быть разделена на капилярную, диффузионную, контактно – реактивную, пайку – сварку.

 Капилярная пайка. – является наиболее распространенным методом пайки.

Припой после расплавления заполняет зазор между соединяемыми деталями и удерживает от вытекания за счет капилярных сил.

В зависимости от конфигурации соединяемых деталей применяемый припой может иметь форму прутка или пластины, быть легкоплавким или тугоплавким. Детали перед пайкой, как и для других методов, требуют специальной подготовки. В соединении должны быть выдержаны равномерные зазоры 0,005 – 0,2 мм ,в зависимости материала соединяемых деталей.

Увеличение зазоров требует большее количество припоя, что увеличивает себестоимость изделия и снижает прочность соединения. Соединяемые поверхности должны иметь чистоту соответствующую 5 – 6 кл., обезжирены, т.е. с поверхности должны  быть удалены грязь, масла, остатки щелочи или кислот после травления.

 

Диффузионная пайка.

Применяется достаточно редко. Соединение образуется за счёт взаимной диффузии компонентов припоя и паяемых материалов. Для диффузионной пайки требуется продолжительная выдержка в течении 15 – 60 мин. Припой может применяться в виде шайб, гальванических покрытий. Соединяемые детали необходимо плотно прижать друг к другу.

 Пайка сварка.

Применяется достаточно часто, паянное соединение образуется за счёт расплавления тугоплавких припоев газовыми или плазменными горелками. Основной материал соединяемых деталей не плавится.

 Основные способы пайки..

Способы пайки зависят от источников нагрева, габаритов  и материала деталей.

Наибольшее распространение нашли следующие способы пайки: пайка  в печах, индукционная пайка, газопламенна пайка, пайка паяльником, пайка бегущей волной .

Для обеспечении технологичности конструкции паянных соединений важнейшую роль играет правильный выбор типа соединения , способа  и метода пайки.                                                                 Самыми распространёнными видами соединений являются стыковое и внахлёст, соприкасающееся, в тавр и угол. Соединения в стык  Рис. 4.46. применяются достаточно редко, так как они чувствительны к вибрационным и ударным нагрузкам, плохо воспринимают изгибающие и крутящие моменты. Для увеличения прочности соединения используется пайка со скосом кромок, которая также относится к стыковой пайке но имеет большую площадь соединения.

     

Рис. 4.46.      

Соединение в нахлёст является наиболее распространенным, применяется не только для соединения листовых материалов , но и при пайке трубчатых соединений  Рис.4.47.

 

Рис. 4.47.

На рис 4.48. приведены некоторые  варианты соединения пайкой  соприкасающихся деталей и  в тавр, а  на Рис 4.49. соединение в угол.

      Рис. 4.48.     Рис.4.49.      

Соединение в угол и тавр применяются при пайке пересекающихся деталей . Прочность таких соединений в значительной степени зависит от пластичности паяного шва, модуля упругости паяемого метала и формы поверхности шва.

Пайка находит применение при изготовлении сотовых конструкций., это конструкции имеющие малую массу и большую жёсткость.Сотовая  конструкция состоит из 2-х обшивок и сотового заполнителя, изготовленного из медной, алюминиевой фольги и соединённые между собой серебрянным припоем Рис.4.50.

                                                  Рис. 4.50.

При пайке деталей необходимо соблюдать определённую величину зазоров между ними для лучшего проникания и смачивания соединяемых поверхностей  см.. таблицу 1.

                       Таблица 1

Основной металл

Припой

Зазоры

1

Углеродистая сталь, нержавейка

Медь, серебро,

латунь

0,02 …0,15

0,005 … 0,3

2

Медь и медные сплавы

Серебро,

медно цинковый

00,03 …0,15

0,1 … 0,3

3

Титан

Серебро, серебренно марганцевистые

0,05 …0,1

4

Алюминий и его сплавы

На основе алюминия

0,1 …0,3

4.3.1.Технологические особенности паянных соединений.

Применение пайки, для обеспечения высокого качества соединения, предполагает, что другими способами не рационально или практически невозможно соединить  детали. При этом необходимо правильно выбрать материалы деталей соединяемых друг с другом, марку припоя и способы пайки , а также учитывать следующие особенности .

  1.  При пайке медью если пайка производится под нагрузкой, она проникает между зёрнами соединяемого материала и на границе между зёрнами могут возникать микротрещины.
  2.  При ступенчатой пайке температура плавления последующего слоя припоя должна быть ниже чем  температура плавления предыдущего, чтобы не произошло разъединения  деталей установленных ранее, либо предусматривать охлаждение рис.4.51.

 Рис. 9.6.

 Рис.4.51

 

  1.  Необходимо учитывать, что коэффициент линейного расширения основного металла и припоя разные.
  2.  Пайкой можно соединять разнородные металлы, которые по ряду напряжённости не соединяются сваркой.
  3.  Эксплуатация деталей ограничена температурой плавления припоя.

Раздел 5. Методы изготовления рациональных

               заготовок. 

 Технологический процесс изготовления изделия состоит из большого количества частных технологических процессов связанных с:

  •  получением заготовок;
  •  механической обработкой на различном оборудовании;
  •  обеспечением заданных физико-механических свойств материала деталей;
  •   сборкой узлов и изделия в целом;
  •   контроля качества изготовления на всех этапах.

К современным изделиям авиационной техники предъявляются достаточно жёсткие требования по надёжности работы в широком диапазоне температур, давлений, нагрузок, климатических и других внешних воздействий. Кроме перечисленных требований изделия должны иметь минимальную массу и отвечать современным требованиям по техническим, эксплуатационным и экономическим показателям.

Обеспечение высоких требований, при изготовлении авиационной техники, можно добиться за счёт дальнейшего развития, совершенствования и разработки новых технологических процессов обработки, позволяющих повысить качество изготовления, снизить трудоёмкость и повысить технологичность конструкции.

Вместе с этим, при проектировании изделий, конструктор должен разбираться в вопросах технологии изготовления, закладывать в изделие наиболее рациональные и технологичные решения. Конструктор должен, чётко представлять какие заготовки нужно применять, на каком оборудовании можно обеспечить требуемую точность и качество изготовления. Заготовка, из которой после механической обработки получают деталь, должна по форме и размерам приближаться к готовой детали.

5.1. Типы заготовок и методы их изготовления.

  По своему назначению, конструктивным особенностям, применяемым технологическим процессам и материалам установки ЛА могут существенно отличаться друг от друга. Однако при изготовлении типовых деталей могут применяться одинаковые технологические процессы.

Для повышения технологичности конструкции необходимо  правильно выбрать тип заготовок и материалов. Выбор материала производится  с учётом:  свойств, условий работы детали в изделии, характера напряжений и нагрузок, а также  на основании аналогичных деталей прототипа.

В качестве заготовок могут использоваться стандартные полуфабрикаты (заготовки) получаемые: прокатом, ковкой, прессованием, калибровкой. Заготовки могут иметь  форму листа, круга, квадрата, шестигранника, полосы, уголка и т.д. Информация о материалах, их свойствах, видах полуфабриката и обозначения в рабочих чертежах берётся из справочной литературы.

Пример обозначения: горячекатаная сталь марки Ст.3, диаметром 50мм, обычной точности (В)

   Круг

Горячекатаная квадратная сталь со стороной квадрата 30мм, обычной точности проката В, марки 20Х3МВФ, предназначена для холодной механической обработки (подгруппа б), без термической обработки:

   Квадрат

В числителе указывают сортамент материала, в соответствии с ГОСТом,  в знаменателе марка материала, ГОСТ на химический состав и состояние материала.

Для заготовок получаемых литьём применяют литейные сплавы, отливки из которых подразделяют на 3 группы:

1 – общего назначения, для деталей конфигурация и размеры которых определяются только конструктивными и технологическими соображениями;

2 – ответственного назначения, для деталей работающих при статических нагрузках;

3 – особо ответственного назначения, для деталей работающих при циклических и динамических ударных нагрузках.

Пример обозначения: отливка III группы,  сталь марки 35ХГСЛ

   Отливка 35ХГСЛ – III ГОСТ 977-75

Литьё является одним из основных заготовительных технологических процессов. Заготовки получают практически любой конфигурации, с минимальной последующей механической обработкой. Обработке подвергают в основном только сопрягаемые поверхности, что способствует снижению металлоёмкости и трудоёмкости изготовления. Заготовка по своим геометрическим размерам и форме приближается к готовой детали.

Заготовки для деталей с повышенными механическими свойствами изготавливают горячей, холодной штамповкой или ковкой. Процессы штамповки и ковки сопровождаются пластическим деформированием материала, что приводит к изменению его физико-механических свойств. Заготовки, получаемые этими технологическими процессами, имеют относительно простую форму и подвергают механической обработке по всем или только по сопрягаемым поверхностям, в зависимости от точности  выбранного процесса.

Современные установки ЛА при эксплуатации испытывают большие нагрузки: аэродинамические, инерционные, возникающие при стрельбе из ААО или пуске ракет. Проектирование установок осуществляется в соответствии с тактико техническими требованиями (ТТТ) в которых оговариваются габариты, масса, тип ЛА, основные характеристики изделия, условия эксплуатации и другие требования.

Характерной особенностью установок является их высокая жёсткость, так как она непосредственно оказывает влияние на эффективность их работы, в частности на точность стрельбы или пуска ракет.

Необходимая жёсткость конструкции, при заданной массе, может быть обеспечена созданием тонкостенных деталей  с рациональным расположением рёбер и других элементов жёсткости. В частности, при конструировании крупногабаритных и сильно нагруженных деталей следует избегать их членения на более мелкие элементы, так как каждый разъём увеличивает массу , а в ряде случаев уменьшает и их жёсткость.

Заготовки больших габаритов и сложной конфигурации должны быть тождественны готовой детали, т.е. требовать минимальной механической обработки. Такие заготовки можно получать только литьём.

Применение объёмной штамповки  не позволяет получить рациональные фасонные заготовки больших габаритов, с тонкими полотнами (стенками), высокими рёбрами, окнами облегчения и небольшой массы.

Опыт показывает, что заготовки крупных габаритов и сложной конфигурации, с большим количеством необрабатываемых поверхностей, необходимой жёсткости и массы можно получить литьём из лёгких сплавов.

Для изготовления  нагруженных крупногабаритных и сложных деталей установок ЛА, наиболее широко применяют магниевые и алюминиевые сплавы типа МЛ5, АЛ9,АЛ19, ВАЛ5, ВАЛ10 и др.

 

5.2. Методы литья.

Литьём получают заготовки  как крупногабаритные. так и мелкие детали из различных  литейных сплавов. В зависимости от точности изготовления , габаритов и формы литой детали, а также от физико-механических и литейных свойств материала применяют различные методы литья такие как: литьё в песчаные формы, литьё в металлические формы, литьё по выплавляемым моделям, центробежное литьё, литьё под давлением и литьё в оболочковые формы.  Наиболее часто применяют первые три метода литья.

5.2.1. Литьё в песчаные формы.

Для изготовления крупно габаритных деталей сложной формы, при мелкосерийном и единичном производстве, применяется  литьё в песчаные формы.

На Рис.5.1     приведён пример последовательности изготовления отливки, корпуса вентиля, в песчаную форму. По чертежу детали разрабатывают чертёж отливки Рис.5.1а. В модельном цехе по упрощения (облегчения) изготовления и  в последующем извлечения модели из формовочной смеси, а стержня из стержневого ящика.  Конструкция       Рис.5.1 

модели и положение плоскости разъёма зависит от конструктивных особенностей детали. Модель    имитирует внешние обводы детали     и посадочные места  

стержня (знаки 1) Рис.5.1. б ,  которыми стержень фиксируется в литейной форме.

В формовочном цехе одну половину модели устанавливают на  модельную плиту, с закреплённой на ней нижней опокой 4 литейной формы. Опока представляет собой

прямоугольный ящик и является  частью литейной формы. Опоку, с находящейся внутри моделью, засыпают формовочной смесью и уплотняют её. Опоку снимаю с   плиты, переворачивают на 1800   Рис. 5.1.в и устанавливают вторую половину модели с литниковой системой 2,  а также верхнюю опоку 3.                                                                                                          Верхнюю опоку 3, засыпают формовочной смесь и уплотняют её.

В стержневом ящике рис.5.1г изготавливают стержень рис.5.1д, имитирующий внутреннюю полость литой заготовки и форму знака, т.е. место его фиксации в форме.     В качестве материала  используется  стержневая смесь, из которой и формуется стержень.

Верхнюю опоку снимают, извлекают из обеих полуформ  модель детали и литниковой системы, стараясь не нарушить целостность отформованной смеси. Устанавливают в нижнюю полу форму стержень 6 рис.5.1.е и закрывают её верхней полуформой. Полость, образовавшаяся между стержнем и формовочной смесью верхней и нижней полу формами, через литниковую систему заполняется расплавленным металлом рис.5.1ж.

После затвердевания металла форма разбирается и отливка извлекается рис.5.1 з. Литую заготовку очищают от формовочной смеси, выбивают стержни, отрезают и зачищают литники.

Форма может состоять как из двух, так и нескольких опок. На рис.5.2.    показаны формы для получения литой заготовки шкива рис.5.2 в. Формирование внешних обводов детали осуществляется в следующей последовательности

  Рис.5.2                                                     

.

Формование нижней части заготовки производится в нижней опоке 3, которую устанавливают на модельную плиту. На                                                                      модельной плите закрепляют модель , которая имитирует отливку до плоскости разъёма опок. На опоку устанавливают наполнительную рамку и опоку заполняют формовочной смесью. Формовочную смесь уплотняют прессованием, встряхиванием или с помощью специальных машин, пескомётных или пескострельных.

После формовки опоку аккуратно снимают с модельной плиты и переворачивают на 1800 . Модель должна иметь такую форму, чтобы не происходило разрушение формовочной смеси при извлечении модели из опоки, т.е. предусмотрены необходимые уклоны.  Устанавливают  модель втулки 4, стояка 6 , выпора 5

рис. 5.2.а и формуют верхнюю полуформу.

После уплотнения формовочной смеси снимают верхнюю полуформу, извлекают из неё модель стояка, выпора, а из нижней модель отливки. Перед сборкой полуформ устанавливают стержни 1 и 2, которые служат для формирования в отливке центрального отверстия и кольцевого углубления. Стержни изготовляют из специальных формовочных смесей обеспечивающих большую газопроницаемость, прочность, противопригарность.

В единичном производстве туже самую деталь можно изготовить в трёх опоках рис.5.2.б, плоскости разъёма которых проходят по торцевым поверхностям шкива. При таком формовании исключается  изготовление одного из стержней 2. Модель втулки 4 и фланца 8 делают разъёмными, чтобы их можно было извлечь из формовочной смеси в процессе разборки опоки и извлечения модели. Средняя опока 10 обеспечивает изготовление кольцевого углубления шкива.

 5.2.2. Литьё в металлические формы.

Литьё в металлические формы (кокиль) имеет преимущества перед литьём в песчаные формы: снижается себестоимость процесса литья и трудоёмкость механической обработки литых заготовок; повышаются механические свойства сплавов и производительность  труда. Применяется данный метод в основном в серийном и крупносерийном производстве. Недостатком данного метода является          высокая трудоёмкость изготовления металлической формы.     На Рис. 5.3    приведена конструкция кокиля состоящая из     двух половин 1 и 4. Рабочая полость (10) имитирует внешние обводы литой заготовки, а песчаные  стержни 5 внутренние полости и отверстия. Аналогично, как и в песчаных формах, в кокиле предусматривают каналы для литниковой системы 8 , выпоры, для удаления газов. Для координации двух половин кокиля относительно друг друга устанавливают штыри 15 и 3, которые входят в направляющие отверстия второй половины кокиля. Полученная литая заготовка выталкивается из кокиля толкателями через отверстия  9. На рабочем столе кокиль крепят приливами 7.

Кокиль может выдерживать большее число заливок, в зависимости от температуры   Рис.5.3   заливаемого сплава. Конструкция литой детали  должна иметь относительно простую форму, позволяющую производить разъединение двух половин кокиля после отвердения металла литой заготовки. В противном случае в кокиле необходимо предусматривать место для установки дополнительных песчаных стержней, формирующих сложную поверхность.

5.2.3. Литьё по выплавляемым моделям.

Этот метод позволяет получать отливки по разовым моделям (выплавляемым, выжигаемым, растворимым) в многослойных, неразъёмных, огнеупорных формах. Детали, получаемые этим способом, могут не требовать последующей механической

обработки, иметь очень сложную конфигурацию и высокое качество поверхности.             Рис.5.4   

Метод достаточно трудоёмкий и его целесообразно применять при  изготовлении деталей со сложной и трудоёмкой механической                                                                           

обработкой, при использовании труднообрабатываемых материалов.

Суть метода заключается в следующем. Для получения модели по чертежу отливки рис.5.4 а изготавливают металлическую или пластмассовую пресс форму Рис..5.4.б, как правило, разъёмную, с каналами для

литниковой системы. Расплавленный в печи Рис.5.4 в  легкоплавкий сплав, состоящий

из 50% парафина и 50%     стеарина, заливают в пресс- форму Рис.5.4 г. Затвердевшую модель Рис.5.4.д извлекают из пресс формы и собирают в блок Рис.5.4е                            состоящий из нескольких моделей соединённых общей литниковой системой. Собранный блок погружают в огнеупорную суспензию, посыпают сухим песком и сушат на воздухе. Операция повторяется несколько раз пока не получат форму толщиной 5-8 мм. Рис.5.4.ж. Парафиновую модель, из полученного блока, выплавляют горячим воздухом при  120-1500 С, паром или горячей водой. Полученную таким образом форму прокаливают, при этом она превращается в прочную керамическую оболочку. На рис.5.4. представлена технологическая последовательность изготовления литейной формы.

 Форму заливают расплавленным металлом Рис.5.4.з и после отвердевания отливки выбивают её из формы, разрушая керамическую оболочку. Для полной очистки от керамической формы отливки обрабатывают щелочным раствором и промывают в горячей воде.

5.2.4. Литье в оболочковые формы.  

Этот способ литья является разновидностью литья в разовые песчаные формы, обеспечивает получение отливки с высоким качеством поверхности. Оболочковые формы  изготовляют из смеси, которая состоит из кварцевого песка и синтетической смолы (6—7% фенолформальдегидной) в виде порошка. Фенолформальдегидная смола при 70° С размягчается, а при температуре свыше 120° С плавится, превращаясь в жидкую клейкую массу. Через несколько секунд и по мере увеличения температуры смола становится твердой и вторичному расплавлению не поддается. При 450°С смола начинает выгорать. На свойстве смолы переходить из жидкого состояния в необратимое твердое состояние основаны способы получения оболочковых форм.. Формовочную смесь 3 засыпают в бункер 2 (рис. 5.5, а) и накрывают нагретой металлической плитой 1 с укрепленными на ней металлическими моделями отливок. При повороте бункера на 180° (рис. 5.5, б)

 

                                                            Рис.5.5

модельная плита оказывается внизу, под формовочной смесью. Частицы смолы вблизи нагретой модели и плиты начинают плавиться и обволакивать отдельные зерна песка, связывая их между собой. Образовавшаяся оболочка 4 прилипает к поверхности моделей и плиты. Толщина этой оболочки зависит от температуры модельной плиты и времени выдержки ее под засыпкой. Через 25 с толщина оболочки достигает 6—8 мм, после чего бункер возвращают в исходное положение. Плита при этом оказывается вверху, избыток смеси, состоящей из песка и оставшейся неоплавленной смолы, осыпается вниз бункера (рис. 5.5, в). Модельную плиту вместе с оболочкой снимают с бункера п помещают в электропечь (рис. 5.5, г) или газовую печь для полного затвердевания оболочки 4. Через 4 мин плиту вынимают из печи и укладывают на стол специального съемочного механизма (рис. 5.5, д). С помощью толкателей, проходящих черен отверстия в плите и упирающихся в оболочку, отделяют оболочку от плиты и поднимают последнюю. С толкателей оболочка снимается и направляется на сборку. Две половины оболочки склеивают и соединяют скобой 6 (рис. 5.5, е). Полученную оболочковую форму заливают сплавом в вертикальном или горизонтальном положении через литниковую систему 7. Оболочковая форма из песчано-смоляной смеси после заливки металлом легко разрушается, освобождая отливку.

Для  крупных  отливок  из-за  опасности  прорыва  металла  во время заливки оболочковые формы помещают в опоку 9 и засыпают чугунной дробью 8. В промышленности внедрены мпогопозиционные  карусельные  автоматы  для  изготовления оболочковых форм.

Литье по выплавляемым моделям. Этим способом литья изготовляли литые скульптуры много столетий назад. В машиностроении его начали применять в 40-х годах нашего столетия.

5.2.5. Литье под давлением .

Этот способ литья применяют в массовом производстве (так как стойкость пресс-форм высока) тонкостенных отливок из сплавов цветных металлов.  При данном способе литья достигаются большая точность размеров отливок и высокое качество поверхности, не требуется механической обработки. Этот способ литья очень производителен (200—400 циклов в час). При литье под давлением формы выполняют стальными; они имеют более сложную конструкцию и большую точность, чем кокили, поэтому и стоимость их выше. Применяют только неразъемные металлические стержни. Использование песчаных стержней исключено, так как струя металла может их разрушить. Струя металла подается под большим давлением и скоростью. При этом газы из полости формы не успевают удалиться, что приводит к образованию в толстостенных отливках газовой пористости. Принцип заполнения пресс-формы, при литье под давлением на машинах с горизонтальной камерой сжатия, приведен на схеме рис. 5.6. Металл заливается в заливочное окно 3 (позиция 1) камеры сжатия  ковшом 4. Поршнем 5 сплав под давлением заполняет пресс-форму. После затвердевания сплава в пресс-форме извлекают металлический стержень 2, формирующий полость в отливке. Открывают пресс-форму и выталкивателем 6 удаляют отливку.

Пресс-форма — сложное приспособление, состоящее из 30—100 деталей, в зависимости от конструктивных особенностей отливки. Рабочая часть пресс-формы выполнена из вкладышей. Металлические стержни для образования отверстий в отливке устанавливаются и извлекаются автоматически с помощью приспособления.

Сплав заливается в камеру прессования. При прессовании струя металла,

   Рис.5.6.

проходя через литниковые каналы, заполняет полость пресс-формы. При раскрытии пресс-формы отливка выталкивается толкателем.

Машины для литья под давлением являются сложными техническими устройствами. Машина 9 (рис. 5.7) состоит из корпуса, направляющих, гидравлических цилиндров, которые приводят в движение половины пресс-формы 8 и металлические стержни, а также создают давление (30—100 МН/м2) для прессования металла. В гидравлические цилиндры поступает жидкость под давлением от насоса 10 через аккумулятор 11. Рабочий зачерпывает ложкой жидкий сплав из раздаточной печи 7 и заливает его  в  камеру сжатия,  или    применяют  автоматическую дозировку металла при заливке. Затвердевшая отливка автоматически выталкивается после открытия пресс-формы.

   Рис.5.7.

Применяют промежуточный способ между литьем в кокиль и литьем под давлением — литье под низким давлением.

5.2.6. Литье под низким давлением (0,01—0,08 МН/м2). 

Схема литья ппод низким давлением приведена на  (Рис 5.8). Сплав, находящийся в герметически закрытом тигле 7, расплавляется электронагревателями 5, и под давлением инертного газа на зеркало металла 4,поступает в полость формы 3 по стальному металлопроводу 6. После затвердевания отливки снимают давление газа в тигле, раскрывают форму 3 и удаляют из нее отливку 2. Этим способом можно заливать тонкостенные крупногабаритные отливки из легких сплавов и с

применением песчаных стержней 1. Песчаный стержень имитирует внутреннюю полость отливки и центрируется на оси  разъёмной формы.

        Рис. 5.8

5.2.7.  Центробежное литьё.

При этом способе отливки получают свободной заливкой во вращающиеся формы.  Отливки формируются под действием центробежных сил. Центробежные силы отбрасывают заливаемый металл к стенкам формы, где он затвердевает, образуя пустотелую отливку. Центробежным литьём в промышленности получают чугунные и стальные трубы, кольца и т.п.

При этом способе литья исключается применение стержней для образования полостей цилиндрических отливок. Отливки отличаются большой плотностью и высокими механическими свойствами. Центробежным литьём можно получать тонкостенные отливки из сплавов с низкой жидкотекучестью.

К недостаткам центробежного литья относится трудность получения качественных отливок из ликвирующих сплавов и невозможность выполнения отверстий в отливках точных размеров. Размеры отверстий отливок, изготовленных по схеме Рис. 5.9 зависят от количества залитого в форму металла.

                                             Рис.5. 9

Формы приводят во вращение специальными машинами, называемыми центробежными. В зависимости от расположения оси вращения формы в пространстве различают машины с горизонтальной и вертикальной осями вращения.

На машинах с горизонтальной осью вращения отливки получают со стенками равномерной толщины по длине и в поперечном сечении. На них отливают короткие и длинные трубообразные отливки.

На Рис. 5 9 (а)     изображена схема машины с горизонтальной осью вращения форм для изготовления коротких труб. Металл из ковша 4 заливают в форму 2 через жёлоб 3. Попадая  на внутреннюю стенку вращающейся формы 2, жидкий металл образует вокруг неё полую цилиндрическую отливку 5, которую после затвердевания извлекают из формы.

На Рис. 5. 9 (б) схематически представлена конструкция распространённой труболитейной    машины. Отличительной особенностью этой машины является устройство подвижного жёлоба 3, который в процессе заливки металла перемещается с помощью электродвигателя в направлении, показанным стрелкой. При этом металл, стекая с конца жёлоба, навивается на внутреннюю поверхность вращающейся от электродвигателя  1 формы 2, что обеспечивает получение равностенной отливки 5. Форма имеет уклон равный 50, что обеспечивает течение металла. Форма беговыми дорожками опирается на приводные ролики 7 и имеет осевой упор в верхней части машины, прикреплённый к кожуху 6. Для образования внутренней поверхности раструба трубы  используют песчаный стержень 8. После затвердевания отливку извлекают из формы.

На Рис.  5. 9 (в)  приведена схема центробежной машины с горизонтальной осью вращения для литья фасонных деталей. Форма 2 состоит из двух половин, жёлоба 3 и шпинделя 9. Жидкий металл из ковша 4 выливается в жёлоб, из него сливается во вращающуюся форму и заполняет её. Металл отбрасывается к стенкам. После затвердевания оливки форму раскрывают и извлекают отливку.

В машинах с вертикальной осью вращения Рис.5. 9 (г) металл  из ковша 4 заливают в форму 2, укреплённую на шпинделе 9, который вращается от электродвигателя. Металл центробежной силой прижимается к боковой цилиндрической стенке, образуя возле неё

жидкий кольцевой слой. Форма вращается до полного затвердевания металла, после чего её останавливают и извлекают отливку. При вертикальной оси вращения формы отливки имеют параболическую внутреннюю поверхность. Толщина верхней части отливки меньше, чем нижней части, так как при вращении формы часть металла стекает вниз. Этим методом литья получают отливки небольшой высоты.

На Рис.   5. 9 (д)  показаны формы 2 для производства фасонных отливок на машинах с вертикальной осью вращения от шпинделя. Металл заливается через центральный литник 10, откуда с большой скоростью, через радиальные каналы, попадает в рабочую полость, где затвердевает, образуя отливку 5.

  1.  Особенности конструирования литых деталей. 

При изготовлении литых деталей в кокиль и литьем под давлением необходимо учитывать следующие особенности металлических форм. Формы практически неподатливы. Металл, заливаемый в металлическую форму, охлаждается быстрее, чем при литье в песчаные формы, вследствие чего повышается возможность появления внутренних напряжений в отливке. Поэтому нельзя допускать в отливках резких переходов от толстой стенки к тонкой и острых углов; радиусы галтелей должны быть в 1,5 раза больше, чем радиусы при литье в песчаные формы. Жидкий сплав, протекая по металлической форме, охлаждается интенсивно и теряет жидкотекучесть, поэтому при литье в кокиль минимальная толщина стенок должна быть больше (см. таблицу). Необходимо   также   учитывать   особенности   литья   в   металлические  формы  при определении других  конструктивных элементов (уклонов стенок по высоте, размеров отверстий и резьб, глубины резьб) для выполнения отверстий и резьб металлическими стержнями.

Конструктивные размеры отливок при литье в металлические формы

Сплавы

Уклон стенок

      от высоты, %

Размер отверстии,

                мм

Минимальная толщи-

на стенки отливки, мм

наруж-

ный

внутрен-

ний

Минималь-ный диа-

метр

Максимальная         глубина

При литье

   в кокиль 

При литье под давлением

не про-

ходная

про-

ходная

Цинковые

0,5

0.2—2,0*

1,0

6

\2

2.5—3*

1.5—3

Магниевые

0.5—1,0*

1—3

2.5

   6

10

2.5—4

1.5—3

Алюминиевые

0.5—1,0

1—3

2.5

3

5

2.5—О

1,6—4

Медные

0.5—1,0

1—3

3'

3

4

3.0—1Й

1,5—4,0

Чугунные

(1.4

2—6

В

3

4

3.5—15

1.5—4.0

Стальные

0,4

2—6

3

3

4

6,0—25

1,5—4,0

еньшие значения относятся к малогабаритным отливкам, большие — к крупногабаритным.

5.2.9. Технологичность деталей получаемых литьём.

При конструировании деталей изготавливаемых из заготовок получаемых литьём необходимо учитывать способ литья, механические и эксплуатационные свойства. Отливка должна иметь форму близкую к форме готовой детали, высокую размерную точность, минимальный припуск на механическую обработку и требуемую чистоту поверхности. Все литейные сплавы можно разделить на пять групп: стали и чугуны; бронзы и латуни; сплавы алюминия; магниевые сплавы; сплавы на основе титана,  хрома, цинка и   др. металлов. В зависимости от габаритов, массы   и сложности конструкции,

серийности, применяются  различные         методы литья, в частности: в песчаные формы, в кокиль, под  давлением, по    выплавляемым моделям, в оболочковую форму.

Литейные сплавы обладают широким диапазоном механических и физических свойств. В процессе проектирования детали необходимо учитывать механические свойства литейного       материала и в      частности  его пластичность. На графике Рис.5.10      приведены зависимости прочности и пластичности для различных марок литейных сплавов. Как видно из графика наибольшей пластичностью и достаточной     прочностью обладают       Рис.5.10   углеродистые стали. Легированные стали и                                      высокопрочный чугун имеют высокую прочность и относительно невысокую пластичность (удлинение 5-10%).

Для обеспечения технологичности конструкции детали она должна отвечать следующим требованиям:

  •  иметь простые внешние обводы, без резких углов, высоких рёбер и выступов, минимальное количество внутренних полостей;
  •  обеспечивать направленную кристаллизацию металла;
  •  предусматривать технологические уклоны и минимальную механическую обработку;
  •  толщины стенок должны иметь оптимальную величину, в соответствии с выбранным методом литья и требуемой прочностью и жёсткостью детали.

При литье в песчаные формы, конструкция отливки должна обеспечивать минимальное количество плоскостей разъёма модели и формы. Желательно иметь одну плоскость разъёма формы и при конструировании литой детали руководствоваться правилом теней рис.5.11

  Рис.5.11

Поверхности отливок, перпендикулярные плоскости разъёма формы, должны иметь конструктивные уклоны, обеспечивающие свободное извлечение модели. Для отливок, получаемых в песчаных формах, конструктивные уклоны назначаются в соответствии с данными таблицы 1.

  

Чтобы не допускать возникновения внутренних напряжений в отливке необходимо обеспечить одинаковую скорость её охлаждения во всех сечениях. Для этого предусматривают плавные переходы между различными сечениями, рёбра жёсткости в опасных сечениях, утолщение краёв отливок и окон ( см.табл. 2).

Таблица 2

      

Конфигурация отливки должна способствовать одновременному или последовательно направленному затвердеванию металла. В первом случае необходима наибольшая равномерность сечений. Во втором случае постепенное увеличение стенок в желательном направлении затвердевания, по мере приближения к прибыли, утолщению рис.5.12

 Рис.5.12

Наименьшая толщина стенок отливки должна выбираться с учётом марки сплава, размеров отливки и способа её изготовления (см.табл. 3)

      Таблица 3

  

При резком переходе от тонкой стенки к толстой возникают усадочные напряжения в результате могут образовываться трещины. Для предотвращения данного явления необходимо предусматривать плавные переходы от одной стеки  к другой рис.5.13.

                     Рис.5.13

5.3. Обработка давлением.

Обработку металла давлением применяют  для получения как заготовок так            и готовых деталей. При обработке  давлением, под воздействием внешних сил, металл начинает пластически деформироваться, при этом происходит изменение физико-механических свойств и структуры материала. Заготовки, получаемые обработкой давлением, обладают повышенной прочностью, жёсткостью, сопротивлением износу и т.д.

Метод обработки давлением широко применяется при изготовлении сильно нагруженных деталей работающих при статических и динамических нагрузках. Обработка металлов давлением не связана с удалением материала с поверхности заготовки. Полученная пластическим деформированием деталь (полуфабрикат) по своим геометрическим параметрам соответствует или приближается к готовой детали. В зависимости от метода получения заготовки пластической деформацией, механической обработке могут подвергаться все или только сопрягаемые поверхности. Обработкой давлением  можно изготавливать и детали, не требующие механической обработки.

На  Рис.5.14. приведена классификация наиболее часто применяемых методов обработки материалов давлением.

    Рис.5.14

В процессе деформирования материала можно добиваться такого расположения волокон, которое позволяет улучшить условия его работы на изгиб, растяжение. Например: при изготовлении зубчатых колёс можно использовать различные виды заготовок. На рис.5.15 приведена схема                                                                                                                                                 макроструктуры материала заготовок, из которых резанием изготавливают зубчатое колесо. При  изготовлении из  прутка Рис.5.15.а волокна направлены вдоль боковой   поверхности зуба, такое расположение снижает прочность зуба, Рис.5.15                                                          так как направление силы , со стороны  

 сопряжённого колеса, совпадает с плоскостью скольжения волокон. При изготовлении заготовки из полосы Рис.5.15.б  направление волокон, в разных зубьях, различное и соответственно прочность зубьев будет разной. В случае изготовления из заготовки, получаемой осадкой из прутка Рис.5.15.в, направление волокон радиальное и они работают на изгиб, при этом возрастает прочность и износоустойчивость.

   

5.3.1. Прокатка

Заготовкой для начальных процессов обработки является слиток, полученный в процессе литья, кристаллическое строение которого, как правило, неравномерно по его длине и сечениям. Формирование заготовок или полуфабрикатов, которые в дальнейшем подвергаются  различным видам обработки, производится прокаткой Рис.5.16.а,б.   В результате проката слитков получают    различные  виды полуфабриката Рис.5.17

а         б      

Рис. 5.16                           листы, профиля, трубы, прутки.

                                        

 Изготовление различных профилей получают на    прокатных   станах. Прокат применяется во всех отраслях народного хозяйства (строительстве, машиностроении, сельском хозяйстве и т.д.),   который, в    качестве    заготовок, используют  для изготовления деталей механической обработкой,  а также  заготовок для последующей ковки, прессования и различных  методов деформирования.                                                                                                                                                                                                                                           

    Рис.5.17

 5.3.2. Ковка

Одним из видов горячего деформирования является ковка. Ковкой получают заготовки подвергаемые последующей механической обработке, а заготовки называют поковками. Процесс ковки осуществляется последовательным деформированием нагретой заготовки Рис.5.18 где инструмент 2 последовательно воздействует на заготовку 1.

                                              Рис.5.18

В мелкосерийном и единичном производстве ковка является экономически целесообразнее процесса штамповки. Ковкой можно получать заготовки как большой (до 250 т.), так и малой массы.

Основными операциями ковки являются: осадка Рис.519.(а), высадка Рис.5.19  (б)

       

                                                                                               

а                      б                                в                                 г

д                  е     ж    з

     Рис.5.19

протяжка Рис.5.19 (в,г), раскатка на оправке Рис.5.19 (г), прошивка Рис.5.19.(е), гибка Рис.5.19 .(ж), скручивание Рис.5.19 .(з)

 Осадка – операция, связанная с увеличением площади поперечного сечения заготовки.

Высадка  - разновидность процесса осадки, при которой материал осаживается только на определённой части длины заготовки.

 Протяжка – операция, связанная с увеличением длины заготовки за счёт изменения площади поперечного сечения. Протяжка производится бойками, имеющими плоскую  Рис. 5.19 . (в) или профилированную Рис.5.19.  (г) рабочие поверхности.

Раскатка – операция, связанная с увеличением диаметра кольцевой заготовки за счёт уменьшения площади сечения. Кольцевая заготовка 3, вместе с цилиндрической оправкой 2,  устанавливаются на опоры 1. Ударами бойка 4  заготовка деформируется до требуемого размера.

Прошивка – операция, связанная с формированием в заготовке углублений или сквозных отверстий.

Гибка – операция, связанная с изгибом заготовки до заданного профиля.

Скручивание – операция, связанная с приданием заготовке спиральной формы относительно продольной оси.

Ковка производится на ковочных молотах и ковочных прессах. Молоты бывают динамического и ударного действия. Металл заготовки деформируется за счёт энергии падающих частей молота. На Рис.5.20 приведена  схема пневматического молота. Конструкция молота состоит: из: станины10, установленной на бетонном фундаменте, в котором вмонтирован массивный шабот (наковальня) 1, с  закреплённым на нём нижним бойком 2. Верхний боёк 3 крепится на штоке поршня 4 , который перемещается по рабочему цилиндру 5. Полость    рабочего цилиндра связана через золотники 6 и 7 с полостью     цилиндра            компрессора 9.

              Рис. 5.20                           Поршень компрессорного цилиндра перемещается шатуном 14 и кривошипом 15 от электродвигателя 13 через      шестерни 11 и 12 редуктора.

5.3.3. Прессование

 При изготовлении авиационных установок широкое применение находят специальные профили, применяемые для изготовления корпусов. В отличие от профилей, получаемых прокаткой, прессованные профили  имеют более сложное сечение. Процесс прессования является одним из видов обработки металлов

давлением и позволяет изготавливать не только сплошные профили, но и полые. В качестве исходной  заготовки используется прокат, в случае, когда изготавливают полые детали типа труб или замкнутых профилей, в заготовке прошивается отверстие. На Рис.5.21.(а) приведена схема прессования, полого,  профиля.

а                          б

Рис.5.21

На корпусе пресс-формы жестко закреплена матрица 3, имеющая окно (отверстие) соответствующее внешнему профилю прессуемой детали. В цилиндрическую полость корпуса пресс-формы закладывается горячая заготовка 2 с отверстием, в которое входит игла 4 пуансона 1. Между пуансоном и заготовкой устанавливают пресс-шайбу обеспечивающую минимальный зазор  между стенками цилиндрической поверхности пресс-формы. При перемещении пуансона металл выдавливается в зазор между матрицей и иглой пуансона.

Прессованием изготавливают изделия из  алюминиевых сплавов,  углеродистых, конструкционных, коррозионно-стойких и других сталей. При прессовании толщина стенок профиля может составлять  2-2,5 мм, а точность выше, чем при прокатке. К недостаткам метода относятся: большие отходы металла и износ инструмента. На рис.5.21 (б) приведены некоторые виды  профилей поучаемых прессованием.

 5.3.4. Горячая штамповка

Процесс формообразования детали из нагретой заготовки, осуществляемый в штампе, называется объёмной горячей штамповкой. Штамп является инструментом с помощью которого получают требуемую форму заготовки (детали). Штампованные заготовки широко применяются в различных отраслях машиностроения в связи с их высокими механическими свойствами, высокой производительностью процесса и низкой себестоимостью деталей.

При выборе материала детали необходимо учитывать не только эксплуатационные характеристики (прочность, коррозионную стойкость, жаропрочность и т.д.) , но и пластические свойства , обрабатываемость резанием. Обычно применяют материалы хорошо освоенные в производстве и отвечающие требованиям эксплуатации, в частности:

углеродистые стали марок от 08 до 45;

конструкционные легированные  стали марок 30ХГСА, 300ХГСНА, 40ХФА, ШХ15, 13Х15Н4АМЗ-Ш, ЭП-310Ш;

коррозионно стойкие стали марок 12Х18Н100Т, Х18Н9Т, ВНС-2;

алюминиевые сплавы АК4, АК6, Д16, В95;

титановые сплавы ВТ5, ВТ6, ВТ14, ОТ4-О.

Исходной заготовкой для горячей штамповки может быть заготовка, отрезанная от проката круглого, квадратного или другого сечения. В некоторых случаях используют слитки , или болванки отрезаемые от них. При горячей объёмной штамповке требуется значительно большее усилие деформации, чем при ковке. Вместе с тем , точность изготовления заготовок (деталей) в штампе значительно выше, т.е. величина припуска на последующую механическую обработку меньше. Штамповкой изготавливают детали различной конфигурации и в зависимости от этого они подразделяются на две группы: удлинённой формы Рис.5.22  (а), круглые или прямоугольные в плане Рис. 5.22  (б).

   Рис.5.22

В зависимости от типа заготовки, серийности выпуска штамповку осуществляют в закрытых или открытых штампах.

Штамповка в открытых штампах. Штамповка в открытом штампе характеризуется переменным зазором (дополнительной полостью) ,между подвижной и неподвижной частями штампа Рис.5.23  (а). Величина зазора зависит от массы 

                                                  Рис.5.23

заготовки и служит для перетекания (выжимания) излишков металла при его пластическом деформировании после заполнения полости штампа. В результате перетекания металла в зазор на заготовке образуется заусенец (облой), который в дальнейшем обрезают. Применение открытых штампов позволяет не предъявлять к заготовкам высоких требований по массе.

                     Штамповка в закрытых штампах.

 Штамповка в закрытых штампах Рис.5.23  (б,в) характеризуется тем, что полость штампа закрыта, т.е. отсутствует дополнительная полость между подвижной и неподвижной частями штампа, куда мог бы перетекать материал заготовки. Величина зазора в сопрягаемых поверхностях матрицы и пуансона не велика и составляет примерно 0,1 мм., что препятствует образованию заусенцев. В отличии от открытых штампов, в закрытых штампах объём заготовки должен быть равен объёму штампованной детали. При несоблюдении данного условия металл не заполнит полностью полости штампа или штампованная заготовка будет иметь размер по высоте больше требуемого. Штамповкой в закрытых штампах изготавливают детали имеющие форму показанную на рис.5.22 (б).

Преимуществом штамповок в закрытых штампах является повышение коэффициента использования материала (КИМ), так как на заготовке отсутствуют заусенцы. В результате деформирования материала волокна направлены по контуру заготовки и не пересекаются в месте их выхода  в заусенец, как при штамповке в открытых штампах.

Применение закрытых штампов позволяет штамповать малопластичные материалы, т.к. сжимающие напряжения существенно больше, чем в открытых штампах.

 5.3.5. Холодная штамповка.

Под холодной штамповкой понимают процесс пластического деформирования металла без предварительного нагрева заготовки. Холодная штамповка подразделяется на объёмную и листовую. В первом случае в качестве исходной  используют  заготовки в виде прутка, во втором листовой прокат. В отличии от горячей штамповки материал заготовки подвергается пластической деформации при                                                                                              Рис.5.24                                                значительно больших удельных давлениях и в условиях всестороннего неравномерного сжатия. На Рис.5.24 приведены схемы процесса холодного выдавливания и зоны пластической деформации заготовки.

Из схем видно, что зона пластической  деформации охватывает не весь объём заготовки. При холодном выдавливании удельные усилия изменяются в ходе деформирования и зависят от высоты заготовки и резко возрастают когда высота становиться меньше зоны пластической деформации.

Такое обстоятельство может привести к ускоренному износу или разрушению рабочих поверхностей штампа.

Холодную штамповку выполняют на кривошипных, гидравлических прессах или специальных станках. Наиболее распространёнными методами холодного объёмного деформирования являются холодная высадка и формовка.

  Холодная высадка.

 Холодная высадка производится на холодновысадочных автоматах, а в качестве заготовок применяют пруток или проволоку. Отрезанная заготовка подаётся в станочный штамп и из неё формуется готовая деталь. Детали, получаемые на холодновысадочных автоматах, имеют высокую точность размеров и чистоту поверхности, и в ряде случаев не требуют последующей механической обработки (винты, болты, шпильки и т.д.).

Рис. 5.25                                                            Формирование резьбы производится также на автоматах накаткой.

На Рис.5.25 приведены некоторые типы деталей получаемых на холодно-высадочных   автоматах. Процесс  высадки характеризуется                                                                      высокой производительностью (20 – 400 деталей в   минуту) и высоким КИМ.

Холодная формовка.

Холодная формовка аналогична горячей штамповке в открытых штампах

Рис.5.23 (а)  и обеспечивает получение детали требуемой формы путём заполнения полости штампа металлом холодной заготовки. При холодной формовке получение требуемых размеров и формы детали достигается за несколько переходов в различных штампах. Точность изготовления размеров и качество поверхности выше, чем при горячей штамповке. Одновременно обеспечивается упрочнение металла и изменение его структуры. Детали, изготовленные холодной формовкой, требуют минимальной механической обработки  (или  исключают её), повышают производительность труда.

       

  Холодная листовая штамповка.

Листовой штамповкой изготавливают как плоские, так и объёмные детали, от малогабаритных до крупных (стрелки ручных часов, обшивки АПУ и ЛА). В качестве исходной заготовки используется листовой прокат. При штамповке толщина листа изменяется незначительно или практически не изменяется, в зависимости от формы получаемой детали.

Основными  видами холодной листовой штамповки являются: вырубка, гибка и вытяжка.

Вырубкой формируется внешний и внутренний контуры заготовки в специальных вырубных штампах. На Рис.5.26 приведена схема деформирования листового материала при вырубке.  Пуансон выдавливает часть заготовки в проём матрицы. Зазор Z зависит от толщины и физико-механических свойств материала заготовки и может находиться в диапазоне от 0,05 0,1 S толщины заготовки.                                        Рис.5.26                     При вырубке геометрические размеры проёма матрицы  равны размерам готовой детали , а пуансона на 2Z меньше.

На Рис.5.27   приведена схема  вырубного штампа простого действия формирующего        внешние контуры листовой детали. Нижняя плита 6 крепится на столе пресса болтами или прижимами. На нижней плите крепится матрица 4 с помощью матрице держателя 5. К верхней плите 10  пуансоно держателем 8 крепится пуансон 7.

Для точной ориентации пуансона относительно матрицы в  верхнюю плиту запрессованы направляющие        втулки 11, в которые входят направляющие колоны 12, закреплённые на нижнем основании 6. Перемещение верхней плиты осуществляется ползуном пресса который связан с хвостовиком 9. 

Рис.5.27                                Исходной заготовкой является полоса из листового материала, которая подаётся по направляющим линейкам 2 до упора 3. Вырубленная из полосы деталь выталкивается пуансоном через проем нижней плиты и стола пресса в сборник деталей. После вырубки детали полоса снимается с пуансона съёмником 1, при перемещении его вверх.

По своему назначению штампы бывают простого, последовательного и совмещённого действия. Штампы последовательного действия имеют несколько рабочих зон, в каждой из которых осуществляется одна операция вырубки контура детали, внешнего или внутреннего. Процесс штамповки листовых деталей позволяет значительно повысить производительность труда, но в связи  с высокой стоимостью штампов их рационально применять в серийном производстве.

 

5.3.6. Гибка листового материала

Гибка одна из наиболее распространённых формообразующих операций

           а                                                                  б

   Рис.5.28

холодной штамповки, позволяющая изменять кривизну заготовки практически без изменения её линейных размеров. . На Рис.5.28(а) приведена схема листовой заготовки  

при гибки с помощью пуансона 2 и матрицы 3. Гибка листового материала осуществляется в результате упругопластической деформации, причём процесс этот на разных сторонах изгибаемой заготовки протекает неравномерно. При деформации внутренние слои испытывают сжимающие, а внешние – растягивающие усилия Рис.5.38(б).   Если толщина заготовки S соизмерима с шириной В то её сечение искажается при гибки. Происходит утонение материала (пунктирная линия), уширение В1 с внутренней стороны в поперечном  направлении и сужение В2 с наружной стороны с образованием поперечной кривизны Rп. Утонение материала в зоне гибки, сопровождается смещением нейтрального слоя в сторону сжатых волокон. На практике радиус кривизны нейтрального слоя при изгибе прямоугольных заготовок определяется по формуле

      (5.1)

где r – внутренний радиус гибки; x коэффициент, определяющий расстояние нейтрального слоя от внутреннего радиуса изгиба. Коэффициент x зависит от соотношения r/S и изменяется в диапазоне от 0,38 до 0,5. Знание положения нейтрального слоя при гибки  позволяет правильно определить размеры заготовки.

 

5. 3. 7. Вытяжка листового материала.

Вытяжка – процесс получения полой детали необходимой формы из листовой заготовки. В зависимости от формы готовой детали различают два вида вытяжки, вытяжка без утонения стенок и вытяжка с утонением стенок. Вытяжка без утонения стенок предполагает относительное изменение наружных размеров заготовки без изменения толщины материала. Процесс вытяжки производится в специальных штампах за один или несколько переходов. При осе симметричной форме детали процесс вытяжки характеризуется коэффициентом вытяжки  

Кв = D/Dзаг.      (5.2)

Где D –диаметр детали, Dзаг. – диаметр заготовки Рис.5.29.

                              Рис.5.29

Заготовка представляет собой диск толщиной S, который устанавливается на матрицу 4 и прижимается прижимом 2. При перемещении пуансона 3 происходит процесс вытяжки и формируется деталь1. В процессе формовки в материале заготовки возникают напряжения растяжения  и   напряжения сжатия , которые могут приводить к образованию складок на фланце детали. Для предотвращения появления складок используется прижим 2. Величина напряжений зависит от радиусов скругления матрицы rм и пуансона rп, а также высоты Н. При вытяжки без утонения стенок зазор z = (1,1 – 1,3) s. В случае, если за один проход невозможно получить деталь с заданными параметрами, её вытягивают за несколько проходов.

Вытяжка с утонением стенок предполагает что длина полой детали достигается за счёт уменьшения толщины стенок исходной заготовки.Рис.5.30. . При этом зазор между матрицей 2 и пуансоном 3 меньше чем толщина стенок заготовки 1, а толщина донышка больше толщины стенок. В отличии от процесса вытяжки без утонения стенок , в стенках заготовки возникают растягивающие напряжения за счёт трения материала заготовки о

Рис.5.30                    

поверхность пуансона и матрицы. Это приводит к  увеличению степени            деформации материала и толщина стенки за один проход может быть уменьшена в 1,5 – 2 раза. Для уменьшения сил трения применяют смазку, что позволяет уменьшить износ инструмента (матрицы и пуансона).

        5.3. 8. Формовка листового материала

Формовка – процесс формообразования, при котором происходит изменение                    

    Рис.5.31

отдельных участков поверхности  заготовки в результате растяжения  листового

материала Этот метод широко применяется для  обеспечения необходимой жёсткости деталей изготовленных из листового материала, в частности для формования зигов, рёбер жёсткости и т.п. В мелкосерийном производстве  широко  применяются упрощенные способы обработки листовых материалов и в частности штамповка эластичными средами. Деформирование листового материала осуществляется пуансоном и матрицей, причём один из них выполнен из эластичного материала. В качестве эластичного материала используется резина или полиуретан. На Рис. 5.31 (а,б) показаны схемы штампов с эластичными материалами. Функции пуансона выполняет резиновая подушка 2 закреплённая на ползуне пресса 1, матрица 3 закреплена на столе пресса Рис. 5.31  а. Листовая заготовка устанавливается между резиновой подушкой и матрицей, и при перемещении ползуна подушка прижимает заготовку к матрице. На Рис. 5.31  б приведена упрощенная схема штампа, упрощающая конструкцию матрицы. Функции матрицы выполняют стержни 4 установленные на столе 3 пресса.  На

Рис.5.31(в)  приведена схема крышки с рёбрами жёсткости полученными формовкой эластичными средами.  

5.3.9.  Вырезание заготовок и деталей  ножницами и в штампах.

Получение заготовок и готовых деталей из листового материала (полуфабриката) может производиться   вырезанием ножницами или в штампах.

Вырезание ножницами можно осуществлять тремя способами: резание параллельными ножами; резание  наклонно поставленными ножами ; резание роликовыми ножами.

Параллельные и наклонные ножи в ножницах  Рис.5.32 (а,б)   затачиваются под различными углами в зависимости от марки материала. Угол резания ножа  Рис.5.32 (в) изменяется  в пределах 86-900, а задний угол ножа  - в пределах 3-00.  Расстояние между ножами . Угол створа ножей , т.е. угол наклона верхнего ножа относительно нижнего у механических гильотинных ножниц равен 1-50, у ручных и пневматических ножниц 100.

Для сохранения постоянства величины угла створа  и постоянного усилия резания верхний  нож ручных ножниц делают криволинейными.

Тип ножниц выбирают по потребному усилию резания и габаритам вырезаемой заготовки или детали. Усилие резания на ножницах с параллельными ножами подсчитывают по формуле.

                                                                                                 (5.3)

 а)                   б)                                             в))

    Рис. 5.32

   ,     

где Р – усилие при резании в Н,

и  L – толщина и ширина листа материала в мм,

- сопротивление материала листа на срез в Н/мм2,  ( - временное сопротивление материала растяжению в Н/мм2),

k– коэффициент запаса учитывающий неоднородность материала при резке (k=1,3).

На ножницах с наклонно поставленным ножом  Рис.5.32 (б)  усилие резания определяется по формуле

       (5.4)

Формула применяется при угле створа  = 1-100. Усилие резания на ножницах с наклонными ножами на 25-30% меньше, чем на ножницах с параллельными ножами.

Ножницы с параллельными и наклонными ножами применяются для раскроя листового материала по прямолинейным контурам заготовок, н.е. на полосы, прямоугольники, трапеции и т.д.

На  Рис.5.32 (в  ) приведена конструктивная схема отрезания заготовки по прямолинейному контуру. Разрезаемый лист 1 материала размещается на столе 3  по упору 2, установленному в соответствии с  с длинной отрезаемой полосы z, затем лист прижимают к  столу прижимом 4, после чего приводят в действие ножи. При этом верхний нож 5, опускаясь, разрезает лист материала.

Отклонения в прямолинейности линий резания на ножницах составляют от  до  мм и зависят от толщины материала листа и ширины отрезаемой полосы  L. На кромках по линии резания получают заусенцы, зачищаемые последующей механической обработкой, т.е фрезерованием или опиливанием напильником.

Роликовые ножницы имеют в качестве режущего инструмента пару роликов – ножей Рис.5.33. У таких ножниц ролики – ножи могут быть расположены относительно разрезаемого материала прямо или наклонно. Ножницы с прямыми ножами Рис.5.33 (а) могут быть с одной или несколькими парами роликов. При одной паре роликов материал разрезают по одной линии, а при нескольких парах роликов одновременно по нескольким линиям. Усилие резания на роликовых   ножницах с прямыми ножами определяется по формуле

               (5.5)                                                                             

 где  - угол захвата в градусах (обычно ).

                 а)                                                   б)                         в)

    Рис.5.33

Формула  применима при перекрытии ножей = (0,2-0,4).

Благодаря малой  дуге захода ножей на роликовых ножницах можно поворачивать лист материала и резать его по криволинейным линиям. Особенно удобно резать листовой материал по кривым линиям с наклонными ножами.Рис.5.33 (б).

На Рис.5.33 (в) показано положение ножей при резании металла.

Вырубка листовых заготовок и готовых деталей в штампах применяется при изготовлении большого количества одинаковых заготовок или плоских деталей. Основными рабочими элементами штампа являются пуансон 1 и матрица 2 рис. 5.34 .

Первая стадия процесса вырубки рис.5.34( а  ) – пуансон и матрица сминают наружные слои металла, лист изгибается и в местах наибольших напряжений возникают трещины.

    Рис.5.34

При дальнейшем продвижении пуансона вниз  рис.5.34 ( б,в ) отдельные трещины по периметру соединяются в  сплошные линии вырубки, вырезаемая часть оделяется отлиста и проталкивается пуансоном вниз. Между матрицей и пуансоном имеется зазор, величина которого изменяется в пределах от 5 до 15% толщины вырубаемого материала. Излишне большой зазор между матрицей и пуансоном приводит к  большим прогибам листа, уменьшение зазора вызывает заклинивание заготовки в отверстии матрицы и повышение усилия вырубки. Величина зазора зависит от толщины листового материала, его твёрдости и марки.

Зазор между матрицей и пуансоном создаётся за счёт уменьшения диаметра пуансона или увеличения диаметра матрицы. Для вырубки детали требуемых размеров по наружному контуру размеры матрицы должны быть номинальными и равны размерам детали, а зазор между ней и пуансоном получается за счёт соответствующего уменьшения размеров пуансона. При вырубке в заготовке внутреннего контура пуансон изготовляют по номинальному размеру детали, а зазор создаётся за счёт уменьшения размера матрицы.

Вследствие неизбежных неточностей при изготовлении матрицы и пуансона действительные зазоры будут отличаться от номинальных. Чтобы искажения зазоров не превосходило определённых пределов, установлены допуски на размеры изготавливаемых матриц и пуансонов.

На рис. 5.35  приведена схема распределения допусков и зазоров на матрице и пуансоне, предназначенных для вырубки заготовки по внешнему контуру цилиндрических деталей, на схеме приняты следующие обозначения:

Фм – исполнительный размер по диаметру матрицы;

Фп  - исполнительный размер по диаметру пуансона;

Фн – номинальный размер по диаметру изделия;

 - допуск на размер детали;

-  допуск на изготовление режущего контура матрицы;

- допуск на изготовление режущего

                   Рис.5.35                                       контура пуансона;

- допуск на износ матрицы, зависящий от марки и толщины материала. Величина допуска берётся по данным справочников;

Z  - двухсторонний зазор между матрицей и пуансоном.

Исполнительные и номинальные размеры матриц и пуансонов с цилиндрическим контуром в зависимости от их назначения определяются по следующим формулам:

а) для вырубки заготовки по внешнему контуру

  ,     (5.6)

  ;     (5.7)

б) для вырубки отверстия

       (5.8)

       (5.9)

В качестве примера на рис. (   ) приведены размеры рабочей части матрицы и пуансона для вырубки внешнего контура детали и пробивки в ней отверстия, рассчитанные по формулам (        ), причём входящие в них величины   и z  взяты из таблиц

                          Рис.5.36

     

В результате расчётов получены следующие размеры матриц и пуансонов:

а) для вырубки внешнего контура Рис. 5.36 (б )

 

Фм = (Фн -0,8)+м = (40-0,2)+0,05  = 39+0,05

 Фп =  (Фмz )-п       =  (39,8-0,15)-0,05  =  39,65-0,05

б) для вырубки отверстия рис. 5.36(  в  )

Фп  = ( Фн +  0,8)-п   =  (20+0,16)-0,045  =  20,16-0,045

Фм   =    ( фП  +  z)+  =  (20?16 + 0,15)+0,045 =  20,31+0,045

При определении исполнительных размеров матриц и пуансонов, предназначенных для изготовления деталей (заготовок), имеющих фасонный внешний контур или фасонное отверстие, пользуются следующим методом. Контуры матрицы и пуансона разбивают на элементы, уменьшающиеся, увеличивающиеся и остающиеся неизменными в процессе работы (износа) штампа.

 

Размер диаметра

мм.

  Допуски   

      мм.

    Толщина вырубаемого в штампе листового                            

                             материала

                                   мм.

    1,3- 1,5

     2,0

   2,8-3,0

4,1 и выше

10-18

        

  +0,019

  +0,019

   +0,035

  +0,035

        

   -0,012

  -0,012

    -0,035

  -0,035

19-30

        

  +0,023

  +0,023

   +0,045

  +0,045

        

   -0,014

  -0,014

   -0,045

  -0,045

31-50

        

  +0,027

  +0,027

  +0,050

  +0,050

        

   -0,017

  -0,017

  -0,050

 - 0,050

80-120

-

  +0,035

  +0,035

  +0,070

-

  -0,023

  -0,023

   -0,070

                                                                                                  Таблица №

             Допуски  и   на размеры матрици пуансонов

         

Таблица№

Двусторонний зазор z  между матрицей и пуансоном  штампа  в мм.

Толщина листового материала  мм.

Марка или название листового материала

Ст.3, латунь, алюминий

Ст.5, дуралюмин

Фибра, гетинакс, текстолит, целлулоид

       1,5

     0,075-0,14

   0,090-0,165

        0,035-0,07

        3

     0,15-0,27

   0,18-0,33

        0,075-0,13

        5

     0,30-0,50

   0,34-0,6

        0,150-0,25

      10

     0,80-1,2

   0,90-1,4

              -

Далее для каждого из этих элементов матрицы и пуансона определяют исполнительные размеры. Рис. 5.37.

     Рис.5.37            

1) Исполнительные размеры элементов, уменьшающихся при износе штампа (матрицы и пуансона) определяют по формуле

  А = (а + 0,8,     (5.10)

Где А – исполнительный размер на матрице или пуансоне;

а– размер детали, соответствующий размеру на матрице и пуансоне;

- допуск на рассматриваемый размер  а  детали.

2) Исполнительные размеры элементов, увеличивающихся  при износе штампа, определяют из условия

  В = (b-0,8     (5.11))

Где В – исполнительный размер на матрице или пуансоне;

      b – величина размера детали, соответствующего размеру В на матрице или пуансоне.

3) Исполнительные размеры элементов, не изменяющиеся при износе частей штампа, подсчитываются по формуле

С = (с ,      (5,12)

где С – размеры, относящиеся к штампу,

с – размеры относящиеся к детали.

Исполнительные размеры с соответствующими допусками проставляют на рабочем чертеже матрицы, когда штамп предназначен для вырубки заготовки по внешнему контуру или на чертеже пуансона, когда штамп предназначен для вырубки отверстия требуемой формы.

На рис. 5.38 приведены чертежи детали, матрицы и пуансона, на которых указаны исполнительные размеры, подсчитанные по формулам  ( 5.10 – 5.12 ).

По расчётам были получены следующие размеры матрицы  для вырубки внешнего контура детали рис. 5.38 (б ).и пуансона.

                                                            

                                            Рис.5.38

а)  Размер, уменьшающийся при износе штампа,

  мм.

б) размеры, увеличивающиеся при износе штампа,

мм.;

мм.;

  мм.

в) Размер, остающийся неизменным при износе штампа,

 мм.

Приведённые размеры нанесены на чертёж матрицы предназначенной для вырубки внешнего контура детали Рис.5.38 (а). Сопрягаемый с данной матрицей пуансон для вырубки внешнего контура детали имеет те же размеры, что и матрица, но уменьшенные на величину зазора z/2 на сторону, т.е на 0,04- 0,07 мм. На чертеже пуансона проставляют размеры матрицы без допусков и делают надпись «Режущий контур пригнать и проверить по матрице с зазором 0,04-0, 07 мм. на сторону».

Размеры пуансона для вырубки отверстия в детали приведены на Рис. 5.38 (в). При изготовлении заготовок и деталей, имеющих свободные размеры, исполнительные размеры рабочих элементов матриц и пуансонов рассчитывают по формуле

    (5.13)

где L – размер соответствующего элемента матрицы и пуансона;

     l  -  номинальный размер детали;

     -  допуск на размер детали в соответствии с требованиями ГОСТа.

Применяемые в авиационной промышленности  штампы  можно объединить в следующие группы:

а) по назначению и характеру выполняемых работ :

- вырубные штампы, когда отделяемая часть является изделием;

- дыропробивные штампы, когда отделяемая часть является отходом;

- отрезные штампы, когда одна деталь отделяется от другой;

б) по конструктивным признакам;

- штампы открытые, без направляющих. Эти штампы дёшевы в изготовлении и пригодны только для грубых работ, так как для них требуется увеличенный против обычной величины зазор z.  Установка и центрирование матрицы 

Рис. 5.39                                             

относительно пуансона в этих штампах занимает много времени и зависит от состояния поверхностей направляющих ползуна пресса;

        -   штампы с направляющими Рис. 5.39.Эти штампы обеспечивают  большую точность воспроизведения контура детали и быстро устанавливаются на прессе. Эта группа штампов является наиболее распространённой.

Вырубные штампы по характеру действия подразделяются на штампы: простого действия, последовательного действия, совмещённого действия, группового  раскроя и универсальные.

В вырубном штампе простого  действия рис. 5.39 за один ход пресса  

изготовляется одна деталь или      пробивается одно отверстие.

В штампах последовательного    действия заготовка или деталь изготовляется за   два   или более ходов пресса.

Штампы совмещённого действия с технологической точки зрения наиболее совершенны. За один рабочий ход пресса на них вырубается деталь по внешнему контуру и пробиваются соответствующие отверстия

В штампах совмещённого действия можно не только выполнять операции вырубки, но и операции вытяжки

Штампы совмещённого действия очень дороги, их применение экономически целесообразно только при больших программах или при высоких требованиях к точности размеров детали и точности взаимного расположения вырубаемых в ней контуров.

В штампах группового раскроя за один ход пресса вырубается несколько деталей одновременно. Применение таких штампов повышает производительность труда и снижает стоимость деталей. Производительность труда увеличивается в результате сокращения времени на переналадку пресса, так как штамп группового раскроя устанавливается один раз на всю группу деталей, в то время как при применении одиночных штампов для каждой детали необходимо производить наладку пресса.  Технологическая себестоимость деталей уменьшается за счёт снижения общих расходов на изготовление оснастки и лучшего использования материала. В таких штампах можно получать одновременно крупные и мелкие детали, что значительно повышает коэффициент использования материала. Все штампы проектируются на изготовление деталей определённой формы, поэтому  их применение  при малой программе производства или быстрой смене объектов производства не всегда рационально.

В промышленности для изготовления деталей с требуемой точностью при незначительной их себестоимости применяются универсальные штампы. Универсальный штамп позволяет изготовлять детали за несколько ходов пресса по элементам. Рабочие органы универсального штампа  ( матрица и пуансон) имеют прямолинейные формы. Точность взаимного положения матрицы и пуансона обеспечивается направляющими колоннами, аналогично штампам последовательного действия. Заготовка устанавливается  на нижней плите штампа  в требуемое положение по регулируемым направляющим. При перемещении пуансона производится отрезание  одной части заготовки.

На рис.  5.40 приведена  схема вырубки по отдельным переходам деталей А, Б и В. Деталь А вырубается за четыре перехода, а детали Б и В – за три перехода.

                                            Рис.5.40

Оборудование листовой, штамповки. Наиболее распространенным при листовой штамповке оборудованием являются кривошипные прессы, которые разделяются на прессы простого и двойного действия.

Для повышения производительности труда прессы для листовой штамповки оснащают устройствами, механизирующими подачу заготовки к рабочему инструменту и удаление отштампованных деталей из пресса.   

6 .  Механическая обработка заготовок.

 

Изготовление деталей, в зависимости от их конструктивных особенностей и выбранного материала, начинается с механической обработки заготовки. В качестве исходной заготовки могут использоваться круг, шестигранник, лист, а также заготовки полученные литьём, штамповкой, ковкой, сваркой. На Рис.6.1 приведена условная классификация современных  методов обработки, которые наиболее широко применяются в промышленности.

                                                                         Рис.6.1

 

В данном  разделе рассмотрены основные методы механической обработки поверхностей, оборудование и инструменты, используемые в процессе обработки.

  Для придания деталям необходимой формы и размеров, а также для  обеспечения требуемого качества поверхности применяются различные технологические процессы обработки металлов со снятием стружки (припуска).

Наиболее распространёнными процессами резания являются: точение, фрезерование, строгание, долбление, протягивание и щлифование..

В процессе механической обработки с поверхности заготовки снимается слой материала за один или несколько проходов инструмента. Для обработки различных поверхностей, одной и той же детали, в зависимости от сложности конструкции, точности изготовления и качества поверхности, могут применяться различные инструменты и технологические процессы изготовления. Для каждого процесса обработки предусматривается своя величина припуска. От обработки к обработке величина припуска уменьшается, а точность изготовления и чистота поверхности увеличивается.

Для большинства деталей, обрабатываемых резанием, необходимо выполнять следующие требования:

  •  при конструировании следует максимально использовать унифицированные элементы формы деталей (резьбы, канавки, выточки, диаметры, модули, размеры шлицов, шпоночных канавок и т.д.);
  •  конструкция детали должна обеспечивать свободный подход режущего инструмента к обрабатываемой поверхности;
  •  при назначении шероховатости поверхности и точности изготовления необходимо руководствоваться аналогами или соотношениями, приведёнными в таблице 6.1. , 6.2  и справочной литературе..

Таблица 6.1

 Соотношение между полями допусков предпочтительного

применения и параметрами шероховатости поверхности.

Приведённые в таблице 6.2 рекомендации соответствуют случаю, когда отклонение формы и расположение поверхностей находятся в пределах поля допуска на размер и особо не оговариваются в рабочем чертеже.

В зависимости от методов обработки и режимов резания можно получать различную шероховатость поверхностей. В таблице 6.2. приведены возможные диапазоны шероховатости поверхностей обрабатываемых различными методами. Как видно из таблиц шероховатость поверхности зависит от точности изготовления, чем выше точность ,тем меньше величина шероховатости поверхности.

        Таблица 6.2.

Шероховатость поверхности при механических способах обработки.

6.1. Обработка на токарных станках.

На токарных станках обрабатывают в основном наружные и внутренние поверхности, имеющие форму тел вращения и торцевые поверхности. Для обработки сложных поверхностей используются специальные станки и станки с ЧПУ. В зависимости от типа поверхности, обрабатываемой на токарных станках, используются следующие термины:

  •  точение (обтачивание) применяется при обработке резанием наружных поверхностей;
  •  растачивание, применяется при обработке внутренних поверхностей;
  •  подрезание, применяется при обработке плоских (торцевых) поверхностей;
  •  разрезание, применяется при разделении заготовки на части.

Обработка поверхностей на токарных станках осуществляется резцами, которые классифицируются по технологическому назначению Рис.6.2

  •  проходные резцы 1-3, для обтачивания наружных цилиндрических и конических поверхностей;
  •  подрезные резцы,  предназначены для обтачивания плоских торцевых поверхностей 4;
  •  расточные резцы,  для растачивания сквозных 5 и  глухих отверстий 6;
  •  отрезные резцы 7, для разрезания заготовок;
  •  резьбовые резцы 8, для нарезания наружных и внутренних резьб;
  •  фасонные резцы, круглые 9 и призматические 10.

 Рис. 6.2

Установка и закрепление заготовок на станках токарной группы зависит от типа станка, вида обрабатываемой поверхности, требуемой точности и т.д. Наиболее часто закрепление заготовок осуществляется в трёх кулачковом патроне Рис.6.3 а , состоящем из корпуса 1 и самоцентрирующихся кулачков 2.

Закрепление заготовок при отношении  4 может осуществляться с использованием дополнительного центра или между двух центров. Центры бывают опорные Рис.6.3 (б) , шариковые (в) , вращающиеся (г).

  

   Рис.6.3

 Обработку поверхностей, имеющих форму тел вращения, производят на станках токарной группы. Тип станка выбирают исходя из габаритов заготовки, точности изготовления и серийности. Наиболее часто используются следующие типы станков: токарно-винторезные, токарно-револьверные, токарно-карусельные.

Токарно-винторезный станок Рис. 6.4  состоит из станины 2, закреплённой на двух тумбах 1 и 8. На станине смонтирована передняя бабка 6 с коробкой подач 3,  панелью управления 5 и шпинделем 4. Продольный суппорт 7 установлен на направляющих станины и обеспечивает продольную подачу резца. Поперечная каретка  с верхним  суппортом 9 и резцедержателем 8 перемещается по направляющим продольного суппорта. Задняя бабка 10 перемещается по направляющим станины, а в её пиноли     закрепляется инструмент (свёрла, зенкеры, развёртки) или центры.  

  

   Рис.6.4

Корпус задней бабки смещается относительно её основания в поперечном направлении. Смещение корпуса бабки, в поперечном направлении, необходимо для обработки конических поверхностей с небольшим углом конуса при вершине

(2 8).    Схемы обработки поверхностей на токарно-винторезных станках представлены на Рис.6.5.

 

Рис.6.5

Наружные поверхности обрабатывают прямыми или отогнутыми проходными резцами Рис.6.5 (а)  Перемещая резец на требуемую величину в продольном направлении, при установленной глубине резания, т.е. снимаемого  слоя материала.

Торцевые поверхности обрабатывают подрезными резцами Рис.6.5 (б) , перемещая резец в поперечном направлении.

Обтачивание галтелей выполняют проходными резцами Рис. 6.5 (в)  с закруглённой по радиусу режущей кромкой или специальными галтельными резцами соответственно с продольной и поперечной подачами.

Протачивание канавок осуществляют прорезными резцами ширина режущей части которых равна ширине канавки Рис.6.5 (г).

Сверление, зенкование, и развёртывание отверстий приведено на Рис.6.5 (д)  и осуществляется соответствующими инструментами закреплёнными в пиноли задней бабки станка. 

Растачивание внутренних поверхностей осуществляется расточными резцами при продольном перемещении (подаче) резцодержателя. Сквозные отверстия растачивают проходными резцами Рис. 6.5 (е).  Ступенчатые и гладкие цилиндрические отверстия  обрабатывают упорными расточными резцами Рис.6.5 (ж_

Отделение обработанной детали от заготовки производится отрезными резцами при поперечной подаче инструмента. Отрезание может производиться как резцом с прямой режущей кромкой Рис.6.5 (з) , так и с наклонной режущей кромкой Рис.6.5 (и).

 

6.1.1. Технологичность деталей обрабатываемых на станках

токарной группы.

При конструировании деталей, изготавливаемых на станках токарной группы, следует учитывать следующие технологические требования. Необходима унификация и cтандартизация  размеров и форм обрабатываемых поверхностей, и в частности:                

Рис.6.6

радиусов скруглений рис.6.6 (а) ; фаски и конические переходы обрабатывать резцами с главным углом в плане = 450; 600; 750; 900 Рис.6.6 (б).; канавки должны иметь одинаковую ширину b Рис.6.6 (в); должен быть обеспечен свободный вход и выход режущего инструмента при обработке, как    наружных так и внешних поверхностей Рис.6. 6 (г);  в      случае, когда поверхность детали не сопрягается с другой деталью,   диаметр заготовки можно выбирать равным диаметру детали и данную поверхность не обрабатывать рис.6.6 (д). Следует избегать больших перепадов диаметров в конструкциях ступенчатых деталей Рис.6.6 (е) или делать её составной, для обеспечения соосности внутренних, цилиндрических поверхностей ступенчатого отверстия, предусматривать внутреннюю выточку рис.6.6 (ж). Такая конструкция позволит вести расточку отверстий с одного установа инструмента и повысить точность расположения посадочных поверхностей.

6.2.Обработка деталей на фрезерных станках.

 Фрезерование является одним из высокопроизводительных методов механической обработки деталей. Фрезерованием обрабатывают плоские горизонтальные, вертикальные, наклонные и фасонные поверхности, уступы и пазы различного профиля.

Инструментом для обработки является фреза имеющая несколько режущих кромок       (зубьев). Количество и форма режущих зубьев зависит от типа фрезы. Главным является вращательное движение инструмента (фрезы) и поступательное движение подачи. В зависимости от назначения и вида обрабатываемых поверхностей

                   Рис.6.7                          различают следующие типы фрез: цилиндрические Рис. 6.7 (а), торцевые   рис.6.7 (б), дисковые Рис. 6.7 (в), концевые Рис. 6. 7 (г),  угловые рис. 6.7  (д), шпоночные Рис. 6.7  (е), фасонные Рис. 6.7 (ж).                                                        

    Перечисленные виды фрез устанавливают  и закрепляют на фрезерных станках.                                                                                                                                                                                              В зависимости от типа станка, вида обрабатываемой поверхности применяют определённые типы фрез. В большинстве случаев обработка производится на горизонтально- фрезерных и вертикально-фрезерных станках.

На Рис. 6.8 .приведён общий вид горизонтально-фрезерного станка состоящего из станины 1 с коробкой скоростей 2. По направляющим станины в вертикальном направлении перемещается консоль 7 с коробкой подачи 8. Салазки 6 перемещаются в поперечном направлении по направляющей консоли Sn , а стол 4 с закреплённой на ней деталью перемещается в продольном направлении Sпр, по направляющим салазок. В верхней части станины размещён хобот 3 с подвижной подвеской 5 , для крепления оправки с цилиндрической фрезой 9, а на станине шпиндель 10 для крепления фрезы или оправки.                        

              

                                 

                      Рис.6.8                              Рис.6.9

На Рис.6.9  представлен общий вид вертикально-фрезерного станка. В станине 1 размещена коробка скоростей 2                                                                                                                                                                                                                                                                       . В верхней части станины смонтирована поворотная головка 3, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения шпинделя 4. В шпинделе поворотной головки крепят фрезы. Головка 3 поворачивается относительно рабочего стола 5 в вертикальной плоскости на требуемый при обработке угол. Главным движением является вращение фрезы. Стол с закреплённой заготовкой перемещается по направляющим салазок 6 в продольном направлении Sпр. Салазки в свою очередь, перемещаются по направляющим консоли 7 в поперечном направлении Sп. Консоль по направляющим станины перемещается в вертикальном направлении. На Рис. 6.10  приведены схемы фрезерования поверхностей на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках.

 Горизонтальные плоскости можно обрабатывать как на горизонтально-фрезерных станках  Рис.6.10 (а), цилиндрическими фрезами, так и на вертикально-фрезерных станках рис 6.10  (б) торцевыми фрезами.

 

                                                               Рис.6.10

Вертикальные плоскости обрабатывают на горизонтально-фрезерных станках торцевыми фрезами Рис.6. 10 (в),  на горизонтально-фрезерных станках концевыми фрезами Рис.6.10 (г).

 Наклонные плоскости обрабатывают на вертикально фрезерных станках торцевыми фрезами рис.6.10 (д) и концевыми фрезами рис. 6.10 (е). Угол наклона плоскости обеспечивается поворотом фрезерной головки.

При обработке на горизонтально-фрезерном станке фрезерование производят одно угловой фрезой Рис. 6.10 (ж).

 Комбинированные поверхности фрезеруют на горизонтально-фрезерных станках набором фрез Ри. 6. 10 (з) установленных на оправке, закреплённой в шпинделе и подвижной опоре.

 Уступы и прямоугольные пазы обрабатывают как  на горизонтально-фрезерных ,так и на вертикально-фрезерных станках  дисковыми ри.6.10 (и) и концевыми фрезами соответственно Рис. 6.10 (к).

фасонные пазы фрезеруют фасонными дисковыми фрезами Рис. 6.10 (л), угловые пазы одно угловой и двух угловой фрезами рис.6.10 (м) на горизонтально-фрезерных станках. 

Паз типа «ласточкин хвост» фрезеруют на вертикально-фрезерном станке в два этапа. На первом этапе фрезеруется прямо угольный паз концевой фрезой, на втором этапе обрабатывают скосы концевой одно угловой фрезой Рис.6.10.(н).

Т образные пазы фрезеруют аналогичным образом, что и «ласточкин хвост», только на втором этапе используют дисковую фрезу для Т-образных пазов Рис.6.10 (о).  Закрытые шпоночные пазы обрабатывают концевыми фрезами Рис. 6.10 (п) , а открытые концевыми или шпоночными фрезами Рис.6.10 (р) на вертикально-фрезерных станках. При применении шпоночной фрезы точность изготовления пазов повышается.

Пазы под сегментные шпонки обрабатывают дисковыми фрезами Рис.6.10  (с) на горизонтально-фрезерных станках.

Фасонные поверхности не замкнутого контура с криволинейной образующей и прямолинейной направляющей фрезеруют на горизонтально- и вертикально-фрезерных станках Рис.6.10 (м) фасонными фрезами. Объёмные фасонные поверхности обрабатывают на копировально-фрезерных станках или станках с числовым программным  управлением (ЧПУ) концевыми фрезами Рис.6.11.

Фрезерование производят полосками ширина которых равна диаметру фрезы и параллельными друг другу. Направление полосок может быть как продольным, так и поперечным. После фрезерования каждой строчки производят перемещение стола или фрезерной головки, в зависимости от выбора главной подачи. Главной подачей может быть перемещение фрезерной головки

( в вертикальной плоскости), или стола (в горизонтальной плоскости).

 

 

Рис.6.11

6.2.1.Технолгичность деталей обрабатываемых фрезерованием.

При конструировании деталей, которые обрабатывают фрезерованием, для повышения технологичности изготовления, необходимо придерживаться следующих требований:

1. Установочные или сопрягаемые поверхности желательно располагать в одной плоскости Рис.6.12  (б) и обрабатывать одной фрезой без перестройки станка. При этом точность сопряжения увеличивается. В случае расположения сопрягаемых поверхностей (а, b,c,d,f,e) на разных уровнях Рис.6.12 (а) увеличивается время обработки и снижается точность сопряжения.

          2. С целью повышения производительности труда пазы, шпоночные канавки целесообразно обрабатывать дисковыми фрезами Рис . 6.12 (в), а не концевыми фрезами Рис. 6.12 (г). Радиус выхода канавки должен соответствовать стандартному диаметру фрезы.

  1.  Пазы должны быть открытыми рис. 6.12  (д), что упрощает их изготовление и снижает время обработки. При обработке закрытых пазов Рис. 6.12 (е), необходимо предварительно обрабатывать  отверстие для грибковой фрезы.

   4. При обработке торцевой фрезой требуется предусматривать необходимый выбег инструмента Рис. 6.12 (ж) или обрабатываемая поверхность должна находиться выше других поверхностей. Не выполнение данного условия может привести к врезанию Рис. 6.12 (з) фрезы в поверхность не подлежащую обработке.

  5. Площадь обрабатываемой фрезерованием поверхности должна быть равномерной по длине детали Рис. 6.12  (и), в противном случае изменение сил резания приведёт к погрешности обработки средней части Рис. 6.12 (к).                                                                                                                                                                                 

            в                           г

                                                                                                         

                                                                              д                                                                       е

                                                                                                                                      

                          

 ж                 з         

                                                         и                  к

                                                         Рис.6.12

                                                                                                                           

  а     б

    Рис.6.13

  6. При обработке квадрата, на деталях типа вала , размер квадрата должен быть больше диаметра вала Рис.6.13 (а), так как возможное смещение квадрата относительно оси может исключить возможность его сборки с сопрягаемой деталью Рис. 6.13 (б).

6.2.2.Станочные приспособления. Процесс фрезерования применяется не только для обработки заготовок, получаемых литьём, штамповкой, прессованием и др. методами и имеющих плоские или прямолинейные поверхности, но и при обработке деталей имеющих форму тел вращения, в частности для обработки шпоночных канавок, зубьев, щлицев и т.п. В зависимости от конструктивных особенностей детали, вида обрабатываемой поверхности и точности её положения относительно других поверхностей, она может устанавливаться и   фиксироваться как на столе станка так и в приспособлении.

При обработке деталей фрезерованием, для их закрепления на столе станка, применяют универсальные или специальные приспособления. К универсальным приспособлениям относятся прихваты, угольники, призмы, машинные тиски,

универсальные делительные головки.

                                          Рис.6.14

Приспособление устанавливают и крепят на столе фрезерного станка болтами с закладными головками, которые вставляют в  Т образные пазы стола. Направление пазов на столе станка совпадает с направлением его перемещения и инструмента. Детали в приспособлении или на столе станка устанавливают базовой или технологической поверхностью, предварительно обработанной, с требуемой

точностью. В качестве базовой могут быть как плоские так и цилиндрические поверхности. Заготовки или детали закрепляют прижимными планками Рис.6.14 (а) или в машинных тисках. При обработке плоскостей параллельных или расположенных под углом к установочной плоскости используют угольники простые Рис.41 (б) и универсальные Рис. 6.14 (в). Заготовки, имеющие цилиндрические поверхности, устанавливают на призме Рис.6.14 (г) и закрепляют струбцинами, или крепят в трёх или четырёх кулачковых патронах, закреплённых на шпинделе 4 универсальной делительной головке Рис. 6.14 (е). Делительная головка состоит из корпуса 1, поворотного барабана 2 и шпинделя 4. Делительный лимб 5 с отверстиями закреплён на полом валу, в котором расположен вал рукоятки 6. На лимбе 5 установлен раздвижной сектор 7, состоящий из двух ножек, для удобства пользования лимбом. Для непосредственного поворота заготовки на шпинделе 4 закреплён дополнительный лимб 3. Одно деление шкалы лимба 3 соответствует повороту шпинделя  на один градус. Применение делительной головки позволяет фрезеровать плоские поверхности расположенные под произвольным углом друг к другу. На  Рис. 6.14  (д) приведена схема кондуктора для сверления нескольких отверстий. Точность положения отверстий в заготовке 1  обеспечивается кондукторными втулками 2 установленными в корпусе кондуктора.

Специальные приспособления применяют при обработке группы одинаковых деталей, пригодных при обработке на данном станке  и постоянных режимах резания. Групповая обработка деталей повышает производительность труда и применяется, как правило , в серийном производстве.

6.3. Обработка на протяжных станках.

 

 Протягивание – технологический процесс обработки внутренних и наружных поверхностей в результате  достигается высокая точность размеров и формы. В качестве инструмента применяется протяжка. Протяжка – многолезвийный инструмент, перемещающийся поступательно относительно неподвижной детали. На Рис. 6.15. приведена схема протягивания отверстия. Заготовка 2 торцевой поверхностью опирается  в упорную плиту станка 1 . К протяжке прикладывается усилие Р и она протягивается через предварительно обработанное отверстие.

                                       Рис.6.15

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        

                   а                                                                   б

                           

                                                          в                    г

  

                          д

                                              Рис.43   е              ж                                                                                      

 

Рис.6.16                                                        е

Суть обработки протягиванием заключается в том, что каждый последующий зуб протяжки  имеет размер  больше предыдущего. Каждый зуб срезает с обрабатываемой поверхности слой  материала небольшой толщины, в результате поверхность имеет малую шероховатость и  высокую точность формы.

Протяжки, по своему назначению, бывают внутренними и внешними, т.е. для обработки внутренних и внешних поверхностей.

      Цилиндрические отверстия обрабатывают круглыми протяжками. Если торец детали предварительно не обработан, то для обеспечения соосности отверстия и оси протяжки применяют самоустанавливающиеся приспособления Рис.6.16  (а).

               Многогранные отверстия (треугольные, квадратные и т.д.)  обрабатывают многогранными протяжками. Базовой поверхностью является цилиндрическое отверстие.

Из цилиндрического отверстия формируются протяжкой: квадратное отверстие Рис.6.16  (б), прямые шлицы Рис. 6.16  (в), винтовые шлицы Рис. 6.16  (г).

          Протяжками изготавливают шлицевые соединения  имеющие как прямозубую так  и модульную форму паза.

Шпоночные пазы формируются протяжкой , фора зубьев которой соответствует профилю протягиваемого паза. В качестве инструмента используют плоскую протяжку 2 Рис.6.16  (д) и направляющую втулку 3.

 Наружные поверхности с прямолинейными образующими обрабатывают плоскими протяжками прямого или фасонного профиля. На Рис. 6.16 (е) представлена схема протягивания вертикальной плоскости.

На специальных  станках плоскими протяжками можно обрабатывать поверхности имеющие форму тел вращения Рис. 6.16 (ж). Заготовке 1  сообщают вращательное движение, а протяжке 2 поступательное.

6.4. Обработка на сверлильных станках.

Сверление -  технологический процесс получения отверстий в сплошном материале. Сверлением изготавливают как сквозные, так и глухие отверстия. Процесс сверления применяется также для увеличения  отверстий полученных предварительной обработкой или в литых и штампованных заготовках . В зависимости от функционального назначения отверстий они могут обрабатываться с различной степенью точности и иметь переменное сечение. В каждом конкретном случае для обработки применяются различные инструменты. Изготовление отверстий производится на сверлильных станках. Закреплённому в патроне станка инструменту сообщается вращательное и поступательное движение. Для формирования отверстия необходимой формы применяются следующие инструменты: сверло, зенкер, развёртка, мечик.

                                             Конус Морзе

 

 

                                          а

                            

                                                   

 

                                          б

                              

                                                         

                                          в                                       Рис.6.17

     Свёрла по своим конструктивным  особенностям и назначению подразделяются на спиральные, центровые и специальные. Спиральные свёрла наиболее широко используются для обработки отверстий в сплошном материале и для рассверливания отверстий. Свёрла бывают двух типов с коническим Рис.6.17  (а)

и цилиндрическим Рис. 6.17 (б) хвостовиком. Конический хвостовик    имеют свёрла  диаметром более    10мм. и    крепятся непосредственно в шпинделе   сверлильного станка или   переходной  конической втулке 6.18 (а,б). Свёрла с      цилиндрическим  хвостовиком  крепятся в кулачковом  или   цанговом  патронах рис. 6.18 (в,г) .    Спиральные свёрла   изготавливают в соответствии с  отраслевыми    стандартами и имеют диаметр от 0,25 до 80мм. Спиральное сверло имеет рабочую часть состоящую из двух режущих лезвий, расположенных под углом 60-1200, и направляющую цилиндрическую поверхность с винтовыми канавками.

 

Центровые свёрла Рис. 6.17 (в) применяются для сверления центровых отверстий в деталях типа тел вращения. Отверстия используются для крепления и центровки заготовки с помощью конусов (центров) закреплённых в шпиндельной головке токарного станка и задней бабке. Специальные свёрла  Рис. 6.17 (г,д) применяют для сверления глубоких отверстий. Сверла имеют центральный канал (3)  (отверстие) через который подаётся охлаждающая   жидкость и вымывается стружка из зоны резания. . На Рис.6.17  (г) приведена конструкция однолезвийного сверла с напаянной режущей пластиной 1 и двумя направляющими пластинами 2. Сквозные отверстия.

                                                                          

                                  

                     

                       а             б              в                г

          Рис.6.18

большого диаметра обрабатывают кольцевыми свёрлами Рис. 6.17 (д), на торцах которых закреплены режущие пластины 4, ширина которых больше толщины стенок.

Зенкеры предназначены для обработки отверстий в литых и штампованных заготовках, а также для рассверливания предварительно обработанных отверстий. По конструктивным признакам зенкеры бывают цилиндрические Рис.6.19 (а), конические Рис.6.19 (б).

 

   Рис.6.19

и торцевые Рис.6.19 (в). В отличие от сверла они имеют три или четыре режущих лезвия. Как  и сверло зенкер имеет рабочую зону 6 состоящую из режущей (заборной) части 1 и направляющей части 5. Хвостовик 4 имеет плоскую лапку 3 и связан с рабочей частью шейкой 2.  По способу крепления зенкеры подразделяются на цельные, с коническим или цилиндрическим хвостовиком Рис.6.19 (а,б) и насадные Рис. 6.19  (в).

 Развёртки предназначены для окончательной обработки отверстий и обеспечивают точность и повышенную чистоту поверхности. В зависимости от формы обрабатываемого отверстия развёртки бывают цилиндрические Рис.6.19 (г) и конические Рис.6.19  (д), по способу крепления с коническим   хвостовиком  и насадные Рис.6.19 (е). В отличие от зенковок развёртки имеют от 6 до 12 главных режущих лезвий расположенных на режущей, конической, части 7, калибрующая часть 8 служит для центровки развёртки в отверстии и обеспечивает необходимую точность и чистоту поверхности.

 Метчики предназначены для нарезания внутренних резьб и изготавливают из быстрорежущей стали Р18 Рис.6.19  (ж). Метчиками нарезают как цилиндрическую, так и коническую резьбу. На внешней поверхности метчика изготовлена резьба с прорезанными продольными пазами для вывода стружки. Рабочая поверхность метчика имеет режущую часть 9 и калибрующую 10. Процесс формирования резьбы осуществляется в основном режущей частью метчика, калибрующая часть производит окончательную доводку резьбы до требуемой чистоты и точности профиля. По своему назначению метчики делятся на гаечные, машинные и ручные.

   

 

6. 5.Обработка на строгальных и долбёжных станках.

Обработка заготовок на строгальных и долбёжных станках характеризуется поступательным движением резца или заготовки, главное движение, и дискретным движением подачи в перпендикулярном направлении главному движению. Процесс резания при строгании и долблении прерывистый. Удаление материала с поверхности обрабатываемой заготовки происходит только при прямом (рабочем) ходе резца. При обратном  (холостом) ходе резец не совершает процесс резания. В момент врезания в материал заготовки резец испытывает большие динамические нагрузки. Поэтому резцы применяемые для строгания и долбления делают более массивными чем для точения, соответственно и скорости резания значительно меньше. На Рис.6. 20 приведены схемы процессов строгания и долбления. На рис. 6.20 (а) приведена схема строгания на поперечно-строгальном станке. Резец совершает возвратно-поступательное движение V, а заготовка перемещается в поперечном направлении на величину Sп после каждого холостого хода. При обработке на горизонтально-строгальных станках Рис. 6.20 (б) заготовка совершает возвратно-поступательное движение V, а инструмент движение подачи Sп.

 

    Рис.6.20

 В процессе долбления Рис. 6.20 (в) резец совершает возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости V, а заготовка движение подачи Sп, в горизонтальном направлении. В зависимости от формы обрабатываемой поверхности используют следующие типы строгальных резцов Рис.6.21  проходные (а), подрезные (б),  отрезные (в) и фасонные.

                                                                                                                           

    Рис.6.21

  

При обработке на долбёжных станках применяют долбёжные резцы проходные (г), прорезные (д) и для шпоночных пазов (е). На Рис.6.22  приведены примеры обработки различных поверхностей на строгальных и долбёжных станках.

Обработка на поперечно-строгальных станках горизонтальной, вертикальной и наклонной поверхностей соответственно приведена на рис. 6.22 (а,б,в). Обработка рифления строганием приведена на Рис.6.22 (г). На Рис. 6.22 (д).,при обработке на горизонтально-стогальных станках, приведена схема одновременной обработки горизонтальной и вертикальной плоскостей проходными резцами, а также  строгание паза «ласточкин хвост»  и призматического паза (е).

На Рис. 6.22 (ж) приведена схема долбления внешней цилиндрической плоскости и шпоночного паза в ступице колеса Рис.6.22 (з).

6.6. Обработка заготовок на шлифовальных станках.

 

Шлифованием называют процесс обработки заготовок резанием абразивными кругами. Абразивные зерна расположены в круге беспорядочно и удерживаются связующим материалом. При вращательном движении круга в зоне его контакта с заготовкой часть зерен срезает материал. С заготовки срезается очень большое число тонких стружек (до 100 млн. за 1 мин). Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость. Часть зерен ориентирована так, что резать не может, но производит работу трения по поверхности резания.

Шлифовальные круги работают успешно на очень больших скоростях — до 30 м/с и более. Процесс резания каждым зерном осуществляется почти  мгновенно.

В зоне резания выделяется большое количество теплоты. Мелкие частицы обрабатываемого материала, сгорая, образуют пучок искр, либо, оплавляются. Абразивные зерна могут также оказывать на заготовку значительное силовое воздействие. Происходит поверхностное пластическое деформирование материала, искажение его кристаллической решетки. Деформирующая сила вызывает сдвиги одного слоя атомов относительно другого. Вследствие упруго пластического деформирования материала обработанная поверхность упрочняется. Но этот эффект менее ощутим, чем при обработке металлическим инструментом.

Тепловое и силовое воздействия на обработанную поверхность приводят к структурным превращениям, изменениям физико-механических свойств поверхностных слоев обрабатываемого материала. Так образуется дефектный поверхностный слой детали. Для уменьшения тепловых эффектов материал шлифуют при обильной подаче смазочно-охлаждающих жидкостей.

Шлифование распространено очень широко. С его помощью можно производить чистовую и отделочную обработку деталей с высокой точностью. Обработке подвергают самые разнообразные материалы, а для заготовок из закаленных сталей шлифование является одним из наиболее распространенных методов формообразования. В отдельных случаях шлифование по эффективности соперничает с фрезерованием и точением.

6.6.1. Основные схемы шлифования

Детали современных машин представляют собой сочетание плоских и круговых цилиндрических, конических наружных и внутренних поверхностей. Другие поверхности встречаются реже. В соответствии с формами деталей машин наиболее распространеные схемы шлифования, приведенные на рис. 6.23.

Для всех технологических способов шлифовальной обработки главным движением резания  VK (в м/с) является вращение круга.

При плоском шлифовании возвратно-поступательное перемещение заготовки является продольной подачей Sпр (в м/мин) (рис6.23, а). Для обработки поверхности на всю ширину b заготовка или круг должны перемещаться с поперечной подачей SП (в мм/дв. ход.). Это движение происходит прерывисто (периодически) при крайних положениях заготовки в конце продольного хода. Периодически производится и подача Sв (в мм) на глубину резания, которая осуществляется также в крайних положениях заготовки, но в конце поперечного хода.

                                                                   Рис. 6.23

При круглом шлифовании (рис., б) продольная подача происходит за счет возвратно-поступательного движения заготовки. Подача  Sпр  (в мм/об, заг.) соответствует осевому перемещению заготовки за один ее оборот. Вращение заготовки является круговой подачей Sкр (в м/мин):

   

где п заг— частота вращения заготовки, об/мин; DЗАГ –диаметр заготовки, в мм.

Подачу  Sп [в мм/дв. ход (мм/ход)] на глубину резания для приведённой схемы

обработки производят при крайних положениях заготовки. Движения, осуществляемые при внутреннем шлифовании, показаны на рис.6.23, в.

Современные шлифовальные станки обеспечивают все движения, указанные на схемах, и позволяют в необходимых пределах изменять скорости резания и подачи.

Обработку поверхностей при шлифовании производят инструментом изготовленным из абразивного материала.

Абразивные инструменты различают по геометрической форме и размерам, роду и сорту абразивного материала, зернистости или размерам абразивных зерен, связке или виду связующего вещества, твердости, структуре или строению круга. В большинстве случаев форма  абразивного инструмента представляет собой круг определённой толщины. Форма поперечных сечений шлифовальных кругов и их размеры регламентированы ГОСТ 2424—75.

Зерна абразивных инструментов представляют собой искусственные или естественные минералы и кристаллы. Из естественных минералов применяют алмаз, кварц, корунд, наждак, кремень, гранат. К искусственным минералам относятся электрокорунд нормальный (Э), электрокорунд белый (ЭБ), монокорунд (М), карбид кремния зеленый (КЗ) и черный (КЧ) и др.

Для шлифования заготовок из твердых сплавов и высокотвердых материалов успешно применяют алмазные круги. Алмазный круг состоит из корпуса и алмазоносного слоя. Корпус изготовляют из алюминия, пластмасс или стали. Толщина алмазоносного слоя у большинства кругов составляет 1,5—3,0 мм.

Шлифование заготовок , в зависимости от обрабатываемой поверхности, производится на круглошлифовальных, внутришлифовальных, плоскошлифовальных и на специализированных станках.

Конструкции круглошлифовальных станков и их компоновка подчиняются основным схемам шлифования. Станки обеспечивают все необходимые для обработки движения и кинематические соотношения.

Круглошлифовальный станок рис. 6.24 состоит из следующих основных узлов: станины 1, стола 2, передней бабки 3 с коробкой скоростей, шлифовальной бабки 4, задней бабки 5 и привода стола 6 (рис.). Эти станки делят на простые, универсальные и врезные.

Универсальные станки имеют поворотную переднюю и шлифовальную бабки. Каждую бабку можно повернуть на определенный угол вокруг вертикальной оси и закрепить для последующей работы. Простые станки снабжены                                         Рис.6.24                                                                    неповоротными бабками.

У врезных станков  отсутствует продольная подача стола, а шлифование ведется по всей длине заготовки широким абразивным  кругом  с   поперечной  подачей.

Шлифовальный круг вращается с помощью клиноременной передачи. После износа круга и уменьшения его диаметра используют другую пару шкивов.

Внутришлифовальные станки имеют компоновку, аналогичную компоновке круглошлифовальных станков, однако у них нет задней бабки. Инструмент расположен на консольном шпинделе шлифовальной бабки, которая установлена на столе, совершающем продольное  возвратно-поступательное движение.

Внутреннее шлифование применяют для получения высокой точности отверстий на заготовках, как правило, прошедших термическую обработку. Возможно шлифование сквозных, несквозных (глухих), конических и фасонных отверстий. Диаметр шлифовального круга составляет 0,7—0,9 диаметра шлифуемого отверстия. Кругу сообщают высокую частоту вращения в минуту: она тем выше, чем меньше диаметр круга. Производительность шлифования снижается в связи с необходимостью работы с малыми подачами и глубинами резания консольно расположенного круга и частой его правкой.

Общий вид плоскошлифовального  станка приведён на рис. 6.25. Плоскошлифовальный станок с прямоугольным столом состоит из станины 4, стола 3, стойки 2, шлифовальной бабки 1 и привода стола 5.

Плоские поверхности шлифуют периферией круга. Движения подачи осуществляют приводом станка либо вручную. Продольное перемещение стола Sпр обеспечивается чаще всего с помощью гидравлического устройства —поршня, цилиндров и органов управления.

              Рис.6.25

На специализированных шлифовальных станках обрабатывают поверхности заготовок вполне определенного вида.

На резьбошлифовальных станках шлифовальный круг заправляют по форме впадины резьбы, которую, как правило, предварительно нарезают на других станках. Прошлифованная резьба имеет высокую точность и малую шероховатость поверхности. Для увеличения производительности шлифования профиль абразивного инструмента должен обеспечивать одновременную обработку нескольких витков резьбы (многониточный круг).

Некруговые цилиндрические поверхности (кулачки) шлифуют  на специализированных станках-полуавтоматах. В большинстве случаев профиль кулачков очерчивается дугами окружностей нескольких радиусов или дугами окружностей и прямыми. Такие поверхности, расположенные на валах, шлифуют по копиру.

Соответствующие специализированные шлифовальные станки используют для обработки шлицевых валов, профилей зубьев у зубчатых колес, сложных фасонных поверхностей у штампов, пресс-форм и других деталей.

Шлифование широко используют в заточных станках  для обработки разнообразного режущего инструмента. При заточке на точильно-шлифовальных станках резцы устанавливают на поворотный столик или подручник, а затем вручную прижимают к шлифовальному кругу обрабатываемой поверхностью. Заточка резцов на уииверсалыю-заточных станках в поворотных тисках позволяет получать наиболее точные геометрические параметры режущей части резца.

6.6.2. Технологические требования, предъявляемые к заготовкам, обрабатываемым на шлифовальных станках

При шлифовании ступенчатых валов (рис.6.26, а) необходимо предусматривать центровые отверстия 1, а на пустотелых деталях — установочные фаски 6, облегчающие контроль и обеспечивающие лучшую соосность обрабатываемых участков. Между шейками вала и торцами из-за непрерывного осыпания круга образуется галтель 6. В тех случаях, когда этого нельзя допустить по условиям работы детали, предусматривают технологические канавки 2 для выхода шлифовального  круга.  Если необходимо оставить галтели, то на чертеже детали указывают максимально возможный радиус перехода. Следует избегать конструирования валов с большой разностью диаметров отдельных участков. Точно обработанные, например, цилиндрические поверхности 3 нужно разделять введением проточек 4, поверхности которых можно не шлифовать.

                   Рис.6.26

На   деталях,    обрабатываемых в патроне (рис.6.26, б), надо предусматривать такие поверхности 7, которые обеспечивают правильную  установку  и надежное   закрепление  деталей при обработке. Наиболее надежно закрепление по цилиндрическим поверхностям. Поверхности точно обрабатываемых отверстий следует разделять введением выточек. Предпочтительнее жесткие детали. Закрепление в патронах тонкостенных (нежестких) деталей может вызвать большие деформации и снизить точность обработки. Шлифование отверстий малых диаметров связано с трудностями и должно назначаться в исключительных случаях.

Плоские поверхности деталей рис.6.27, 1  должны быть расположены перпендикулярно или параллельно  основанию 2, на котором закрепляют заготовку. Шлифуемые поверхности желательно располагать в                                        Рис.6.27        одной плоскости.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70000. Модернизация электропривода нажимных винтов 15.8 MB
  В проекте был выбран аналогичный по мощности и скорости асинхронный двигатель, преобразователь частоты, выбран векторный способ управления, произведен расчет статического момента. Система управления, построенная по принципу подчиненного регулирования, оптимизирована, рассчитаны...
70001. Правонарушения и преступления в банковской сфере 174.33 KB
  Сущность правонарушений и преступлений и их воплощение в банковской сфере. Регулирование незаконной банковской деятельности и ответственности за нее в зарубежном законодательстве Виды правонарушений и преступлений совершаемых в банковской сфере и их анализ
70002. Анализ положений гражданского и жилищного законодательства РФ 257.5 KB
  Целью представленной работы является анализ положений гражданского и жилищного законодательства РФ в определении объекта жилищных прав – жилого помещения исследовать выселение как институт жилищного права и порядок исполнения судебного решения о выселении.
70005. Оцінка сучасного стану та перспективи розвитку ринку банківських послуг в Україні на прикладі ПАТ Акціонерний банк «Південний» 526 KB
  Глобалізація фінансових ринків, сучасні тенденції розвитку світової та національної економіки відображають процес переходу від екстенсивного до інтенсивного розвитку банківської системи. Це проявляється у розширенні сфер діяльності банків, опануванні ними нових сегментів ринку...
70007. ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ 748.43 KB
  Планирование дорожной деятельности осуществляется уполномоченными органами государственной власти Российской Федерации органами государственной власти субъектов Российской Федерации органами местного самоуправления на основании документов...