Лекционный курс для специальности МТ7, страница 8

Для цеховых условий не существует метода контроля состояния поверхностного слоя. На деталях можно лишь измерить микротвердость на поверхности.

Формирование поверхностного сдоя методом технологического воздействия.

Качество поверхности деталей зависит в основном от методов и режимов проведения отделочной обработки. В связи с этим возникает задача выявления взаимосвязи между технологией обработки и эксплуатационными качествами поверхностей, которые соответствовали бы условиям надежной и длительной эксплуатации. Проблема целенаправленного Формирования поверхностного слоя - актуальное направление науки технологии машиностроения. Для повышения прочности и износостойкости в машиностроении применяют:

1 термические и химико-термические методы;

2 гальванопокрытия;

3 применение взрывчатых веществ;

4 технологическим путем.

1 и 2 выделены в специальную область.

Наиболее вредное влияние оказывают  растяжения, что может привести к искажениям форм и размеров детали в результате релаксаций. Формирование поверхностного слоя происходит в основном на финишных операциях механической обработки. Остаточные напряжения растяжения () могут быть уменьшены с помощью термообработки: Деталь выдерживают 1,5 мин. в растворе солей при температуре 260-315^оС с последующим охлаждением в воде или в масле. Этим можно снизить остаточные напряжения в 2-3 раза. При этом правда происходит снижение твердости на 2-3 единицы HRC. Снять остаточные напряжения можно так же отжигом или виброконтактным полированием. Рассмотрим влияние режимов обработки на состояние поверхностного слоя. Состояние поверхностного слоя оказывает непосредственное влияние на эксплуатационные свойства деталей. Исследования износостойкости шлифованных поверхностей показывает, что соответствующим подбором режимов можно добиться повышения микротвердости на 15-45%, что приводит к повышению износостойкости на 25-80%.

1. обычное шлифование

2. тонкое шлифование

3. шлифование с упрочнением

На повышение износостойкости деталей из твердых материалов, в основном, влияет высота микронеровностей; для заготовок/деталей из пластичных материалов - от микротвердости и в меньшей степени от шероховатости поверхности.

: При тонком точении

рез-ния

Глубина распространения деформации:

h - глубина распространения деформации в детале.

:

При фрезеровании

h

Микротвердость и ее распространение по глубине

Методы чистовой обработки без снятия стружки.

Упрочнение поверхностей деталей машин методами чистовой обработки без снятия стружки достигается созданием наклепа в поверхностном слое. При этом повышается твердость слоя и в нем появляются сжимающие напряжения, достигающие величин  =40-70кгс/мм. Особенно полезен наклеп для деталей, работающих в условиях динамических нагрузок. Наклеп уменьшает вредное влияние концентраторов напряжений на прочность детали. Эффект упрочения достигается при воздействии на обрабатываемую поверхность давления или ударов. Одним видом упрочняющей технологии является наклепывание дробью. Обработке дробью подвергаются такие детали как пружины, рессоры, зубчатые колеса, оси и другие детали после их окончательной обработки. Глубина наклепа достигает 0,5-1мм, твердость повышается на 20-40%, в поверхностном слое образуются сжимающие напряжения. Срок службы повышается для пружин в 1,5-2 раза, для зубчатых колес в 2,5 раза, для рессор в 10-12 раз. Обработка дробью несколько снижает класс чистоты поверхности деталей. Наклепывание бойками - выполняется пневмотическими молотками. Рабочим инструментом является сферический ударник. От его действия остаются заметные вмятины. Метод наиболее употребим для обработки мест концентрации напряжений /канавок, галтелей, сварных швов/. Обкатывание роликами и шариками применяется в качестве метода отделочной обработки поверхностей, оказывающего так же и упрочняющее действие. Обкатываним цилиндрических поверхностей, галтелей и канавок достигается эффективное снижение концентрации напряжений и повышение долговечности деталей работающих в условиях переменной нагрузки. Обкатывание поверхностей после чистовой обработки лезвийным инструментом повышает чистоту поверхности на1-3 класса, а точность на 10-15%. Если главной целью обработки является упрочнение поверхности, то силы обкатывания увеличивают; однако в этом случае снижается точность обработки. Раскатывание внутренних поверхностей вращения выполняется на сверлильных, токарных, карусельных, горизонтально-расточных и агрегатных станках. При раскатывании повышается твердость поверхности на 15-20%; повышается так же износостойкость.

Наклепывание шариками поверхности происходит в результате многократных, следующих один за другим ударов по ней шариков, размещенных в быстро вращающемся диске. Этот метод целесообразно применять для местного наклепа в опасных зонах небольшой протяженности. После обработки твердость наклепанного слоя повышается на 20-60%, при этом чем выше исходная твердость материала, тем меньше эффект наклепа. Шероховатость поверхности после обработки по величине понижается. Заготовки, обработанные точением или шлифованием по 6-8 классу чистоты после наклепывания шариками получает чистоту 8-10 класса. Весьма большое влияние имеет выбор режима обработки; при неправильно выбранном режиме обработки в тонком поверхностном слое могут возникнуть вредные для прочности детали растягивающие напряжения. При перенаклепе чугуна поверхностный слой разрушается (отшелушивается).

Раздел V. Проектирование технологических процессов.

§1.Технико-экономические принципы проектирования.

В основу разработки технологических процессов заложены два принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим принципом спроектированный технический процесс должен полностью обеспечивать выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление данного изделия. В соответствии с экономическим - изготовление изделия должно вестись с минимальными затратами труда и с минимальными издержками производства. Технологический процесс изготовления изделий должен выполняться с правильным и наиболее полным использованием всех технических возможностей оборудования, инструментов и приспособлений при наименьших затратах времени и наименьшей себестоимости изделий. Из нескольких вариантов технологического процесса изготовления одного и того же изделия, равноценных с позиции технического принципа проектирования выбирается наиболее эффективный (т.е. производительный) и рентабельный вариант.

При равной производительности вариантов выбирается наиболее рентабельный, а при равных рентабельных - наиболее производительный.

При равных производительностях и рентабельностях предпочтение отдается наиболее рентабельному при условии что производительность всех вариантов не ниже заданной.

В исключительных случаях (срочный выпуск и т.д.) в рамках данного завода за основу может быть принят наиболее производительный вариант процесса.

Выявление эффективности и рентабельности проектируемого процесса ведут по элементам, из которых они складываются, либо определяют расчетом по укрупненым показателям.

Технико-экономические показатели. Выбор наиболее экономичного варианта производится сопоставлением технико-экономических показателей, характеризующих сравниваемые варианты.

Полную оценку вариантов можно получить сравнивая себестоимости продукции, получаемые в результате их осуществления, т.к. в себестоимости отражаются затраты живого и овеществленного труда.

Различают цеховую себестоимость, учитывающую только цеховые расходы, и заводскую, учитывающую и общезаводские расходы. Для сравниваемых вариантов логично пользоваться цеховой себестоимостью.

Абсолютные показатели для сравнения:

1. - сумма основного времени по всем “n” операциям:

2. - трудоемкость обработки детали

3. - цеховая себестоимость обработки детали

где: L- основная затрата рабочих

Z% - сумма цеховых расходов в % от заработной платы рабочих (L) / Z%=150/800%

1. - цеховая себестоимость детали (бухгалтерский метод):

C=L+Z%+M

где: М- стоимость материалов за вычетом сумм за сдачу отходов.

Метод прост, но непригоден для сравнения вариантов, т.к. не выражает разницы в расходах по эксплуатации и амортизации оборудования и оснастки в зависимости от их сложности.

1. - метод учета всех составляющих себестоимости (наиболее точен), но в этом случае можно не учитывать тех затрат, которые не зависят от технологического процесса и остаются неизменными в сравниваемых вариантах, т.е. определяется технологическая себестоимость:

C=M+L+Lm+R+E+G_p+A+W+V

где: Lm-зарплата наладчиков с начислениями, учитывающими расходы по соцстраху и дополнительная зарплата.

lн- часовая ставка наладчиков

Тн - длительность наладки

n - количество партий в год

N - годовая программа

R - расходы на ремонт оборудования, отнесенные к одной детали

шт

Gp - затраты на ремонтные работы

r_p - категория сложности ремонта

Tmp - величина одного межремонтного цикла в станко-часах.

E - расходы на электроэнергию

A - расходы на амортизацию станков (оборудования)

W - расходы на эксплуатацию и амортизацию инструмента

V - расходы на эксплуатацию и амортизацию приспособлений (оснастки)