Третьяков_Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов (Третьяков Курс лекций по дисциплине Технология конструкционных материалов), страница 7

Общий припуск на обработку – это слой металла, необходимый для выполнения всех необходимых технологических операций, совершаемых над данной поверхностью. Операционный припуск – это слой металла, удаляемый при выполнении одной технологической операции. Общий припуск равенсумме операционных.Припуск на механическую обработку назначают только на теповерхности, для которых требуемая форма и точность размеровне могут быть достигнуты принятым методом и способом получения заготовки. Размер припуска влияет на себестоимость изготовления детали следующим образом:− завышенный припуск увел ичивает затраты труда, расход материалов, режущего инструмента и электроэнергии;− заниженный припуск треб ует применения более дорогостоящих способов получения заготовок, при этом необходима более высокая квалификация рабочего.Оптимальный припуск зависит от материала, размеров, конфигурации и вида заготовки, толщины дефектного поверхностногослоя и др.

Известно, что полученные в песчаных формах отливкиимеют на поверхности раковины, песчаные включения, а поковки,изготовленные ковкой, покрыты окалиной. В процессе проектирования заготовки припуск выбирают по стандартам и справочникам. Реальный слой металла, снимаемый в процессе обработки резанием, может колебаться в широких пределах, так как помимоприпуска часто приходится удалять напуск.Напуск – это объем металла на поверхности заготовки (сверхприпуска), предназначенный для упрощения конфигурации заготовки и облегчения условий ее получения.

В большинстве случаевнапуск удаляют механической обработкой резанием, реже оставляют в изделии (штамповочные и литейные уклоны, увеличенныерадиусы закруглений и др.)31В процессе превращения заготовки в деталь ее размеры приобретают ряд промежуточных значений, которые называют операционными размерами. На рис. 3.1 показаны припуски, напуски иоперационные размеры изделий.абвРис. 3.1. Припуски и напуски:а – корпуса подшипника; б – пробки; в – вала; Dдет – диаметр отверстияв детали; D1 и D2 – операционные размеры отверстия; Dзаг – диаметр отверстия взаготовке;припуск;напуск32Удельный вес стоимости материалов в себестоимости машиностроительной продукции в станкостроении составляет 40…60 %,при изготовлении локомотивов и вагонов – 60…75 % и имеет тенденцию к увеличению.

Правильный выбор конструкционного материала должен обеспечивать высокие эксплуатационные свойствадетали, ее долговечность, ремонтопригодность и способность кутилизации.Выбор материала осуществляют на основе расчетов, экспериментов или опыта эксплуатации аналогичных деталей. Проектируядеталь, конструктор должен знать, какие технологические процессы будут использованы при изготовлении заготовки и ее последующей обработке. При этом технологические свойства материаламогут заранее определять технологию изготовления заготовки и еепоследующую термическую и механическую обработки.3.3.

Качество и технологичность заготовокПод качеством промышленной продукции понимают степеньсоответствия присущих характеристик потребностям потребителей(ГОСТ Р ИСО 9000–2001).Качество заготовок в большинстве случаев оценивают точностью формы, размеров, взаимного расположения поверхностей ифизико-механических свойств, а также качеством поверхностного слоя.Под точностью заготовки понимают ее соответствие требованиям чертежа и технических условий на ее изготовление. Отклонение реальной заготовки от требования чертежа (эталона) называют погрешностью.Точность заготовок характеризуется как геометрическими показателями, так и физико-механическими свойствами, которыеобеспечиваются правильным выбором марки материала и стабильностью параметров технологического процесса изготовлениязаготовок.Качество поверхностного слоя заготовок характеризуют совокупностью служебных свойств поверхностного слоя заготовки(детали) и оценивается двумя группами параметров:− геометрическими (волнист ость, шероховатость, субмикронеровности);− физико-механическими (х имический состав, микро- и макроструктура; величина, знак, глубина распространения остаточныхнапряжений и др.)33Качество поверхности определяется свойствами материала итехнологией изготовления заготовки.

Геометрические показателикачества поверхности и точности заготовок взаимосвязаны. Так,если заготовку получают литьем в песчаные формы, то микро- имакронеровности не позволяют получать высокую точность размеров.Под технологичностью конструкции изделия понимают совокупность свойств конструкции, определяющих ее пригодность кдостижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатациии ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска иусловий выполнения работы. Вопросы технологичности решаюткомплексно, начиная со стадии проектирования заготовки, выбораметода ее изготовления и заканчивая процессами ее механическойобработки и сборки всего изделия.Современная тенденция состоит в том, что отработка конструкции на технологичность смещается на стадию разработки конструкторской документации.

Поэтому при проектировании деталей конструктор должен уметь выбрать оптимальные методы испособы получения заготовки, ее последующей обработки, обеспечивающие требуемое качество.Выбор показателей технологичности зависит от назначения детали, типа производства и условий эксплуатации. Для заготовок вкачестве показателей технологичности применяют коэффициентиспользования материала, технологическую себестоимость, трудоемкость изготовления и др.Коэффициент использования материала (КИМ) – это безразмерная величина, определяемая отношением массы детали mд кмассе израсходованного материала mр:КИМ = mд / mр.Масса израсходованного материала может быть определенакак сумма массы заготовки mзаг, массы технологических потерь,которые образуются в процессе изготовления заготовки, и массынеизбежных потерь, связанных с отработкой технологическогопроцесса.Значение mзаг определяется суммой масс получаемой детали,напуска (объема металла, упрощающего форму заготовки) и припуска на механическую обработку.В процессе расчета КИМ находят коэффициент выхода годного материала в процессе изготовления заготовки34КВГ = mзаг / mри коэффициент весовой точностиКВТ = mд / mзаг,который определяет количество материала, удаляемого в процессемеханической обработки заготовки при получении детали требуемого качества.Для оценки технологичности конструкции детали необходимоучитывать, чтоКИМ = КВГ · КВТ.Обеспечение технологичности деталей на стадии проектирования достигается при соблюдении следующих условий:− конфигурация изделия пре дставляет собой сочетание наиболее простых геометрических форм;− формы и размеры отдельн ых элементов детали (уклоны, радиусы закругления и др.) должны быть по возможности унифицированы;− точность размеров и шеро ховатость поверхности деталейдолжны быть обоснованы;− желательно использовать с пособы получения заготовок, которые не требуют последующего снятия стружки, например холодную объемную штамповку.3.4.

Формообразующие технологические процессыФормообразующие процессы по методу их исполнения принято подразделять на следующие:− осаждение из парогазовой фазы, в процессе которого образуется форма заготовки в результате конденсации парообразныхили газообразных химических элементов с образованием твердыхосадков;− литье, в процессе которог о формообразование заготовкиили детали осуществляется из жидкого материала путем заполнения им полости заданной формы и размеров с последующим затвердеванием;− формование, заключающе еся в получении заготовки или детали из порошкового или волокнового материала путем заполнения формы полости с последующим уплотнением;35− гальванопластику – проце сс получения изделий из жидкогоматериала путем осаждения металла из раствора под действиемэлектрического тока;− обработку давлением, в пр оцессе которой происходит изменение формы, размеров, шероховатости и свойств первичной заготовки (слитка, профиля) в результате пластической деформациии/или разделения изделия без образования стружки;− механическую обработку р езанием, в процессе которой происходит изменение формы, размеров, шероховатости путем деформирования и последующего отделения поверхностного слоязаготовки с образованием стружки;− электрофизическую и эле ктрохимическую обработку, заключающиеся в изменении формы, размеров, шероховатостиповерхностей заготовки путем использования электрическихразрядов, магнитострикционного эффекта, электронного илиоптического излучения и растворения ее материала в электролите под действием электрического тока;− сборку, в процессе которо й происходит образование разъемных и неразъемных соединений составных частей заготовкиили изделия путем навинчивания, сварки, пайки, клепки, склеивания и т.

д.Формообразующие технологические процессы можно классифицировать по агрегатному состоянию заготовок или деталей впроцессе их изготовления.Вопросы для самоконтроля1. Назовите основные виды заготовок и параметры, по которымоценивают их качество и технологичность.2. Какие условия обеспечивают технологичность деталей настадии проектирования?3. Какие этапы изготовления деталей необходимо учитыватьпри расчете коэффициента использования материала?4. Сформулируйте основные показатели технологичности конструкции деталей.5. Какие формообразующие процессы получения заготовокосуществляются в парогазовой, жидкой и твердой фазах?36Лекция № 4. ПОЛУЧЕНИЕ ЗАГОТОВОКИ ИХ ОБРАБОТКА В ПАРОГАЗОВОЙ ФАЗЕВ этой лекции вы ознакомитесь с методами физического ихимического осаждения материалов из парогазовой фазы.

В нейтакже приведены данные об основных областях применения технологических процессов получения заготовок и их обработки в парогазовой фазе.4.1. Физическое и химическое осаждение материаловИзделия и покрытия, получаемые из материалов в парогазовойфазе, играют существенную роль в современной промышленности иможно ожидать, что в будущем их применение значительно расширится. Это объясняется тем обстоятельством, что осаждение осадкаиз парогазовой фазы – универсальный и относительно экономичныйметод получения покрытий, порошков и изделий путем контролируемого осаждения вещества в виде отдельных атомов или молекул.Различают два вида осаждения:− физическое осаждение, кот орое иногда называют вакуумноконденсационным напыленим;− химическое или газофазно е осаждение.Осаждение из парогазовой фазы можно рассматривать как рядпоследовательных стадий: испарение, перенос, зародышеобразование и рост кристаллитов.Физическое осаждение осуществляют термическим способом(материал термически испаряется в условиях высокого вакуума ввиде атомов и молекул, а затем конденсируется на подложке) иионным распылением (материал за счет кинетической энергииионов выбивается из мишени в виде атомов и молекул, а затемконденсируется на подложке – рис.