Коэффициент использования материала

Коэффициент использования материала есть отношение массы материала в готовом изделии к массе материала, используемого для изготовления детали согласно [8, стр.98]:вместо 1.7 –(10)

Тогда коэффициент использования материала по формуле (10) равен:

На рис. 9. приведен чертеж исходной заготовки.

Рис. 9. чертеж исходной заготовки.

Выводы:

Методом формообразования исходной заготовки была выбрана поковка на кривошипном горячештамповочном прессе. При штамповке повышается производительность труда и уменьшаются отходы металла, что экономически целесообразно в нашем случае для серийного производства.

По классу точности поковки, получаемой на кривошипном горячештамповочном прессе, группе стали, а также степени сложности – мы получили исходный индекс поковки, в соответствии с которым назначили припуски и допуски на размеры поковки.

Коэффициент использования материала К_исп.м = 0,56 соответствует нормальному интервалу и показывает технологичность детали, а также рациональность технологического процесса изготовления. Увеличить коэффициент использования материала можно с помощью сокращения объема механической обработки, что поведет за собой сокращение отходов металла, а также использованием специальных выталкивателей поковки, благодаря которым можно уменьшить уклоны вертикальных поверхностей до 5 ̊.

2.5. Выбор и обоснование комплекта технологических баз

на различных этапах маршрута технологического процесса

Выбор технологических баз в значительной степени определяет точность линейных размеров относительного положения поверхностей, получаемых в процессе обработки, выбор режущих и измерительных инструментов, станочных приспособлений, производительность обработки. Исходными данными для выбора баз являются: чертеж детали со всеми необходимыми техническими требованиями; вид и точность заготовки; условия расположения и работы детали в машине.

Основные принципы, которыми целесообразно руководствоваться при выборе технологических баз следующие:

- принцип совмещения баз, когда в качестве технологических баз принимаются основные базы, т.е. конструкторские базы, используемые для определения положения детали в изделии. В случае несовпадения технологических и конструкторских баз возникает необходимость пересчета допусков, заданных конструктором, в сторону их уменьшения;

- принцип постоянства баз, когда на всех основных операциях используют одни и те же базы. Для соблюдения этого принципа часто создают базы, не имеющие конструктивного назначения (например, центровые гнезда у валов и т.п.);

-базы должны обеспечивать хорошую устойчивость и надежность установки заготовки.

Выбор баз на завершающих операциях техпроцесса. Выбор технологических баз начинается с изучения функций, которые выполняют поверхности детали. На этой основе по чертежу определяют поверхности, относительно которых задано большинство других поверхностей. На чертежах такие поверхности могут быть указаны в технических требованиях. Результатом анализа является определение баз на заключительных операциях технологического процесса. Анализу подвергаются те операции заключительной обработки, которые обеспечивают окончательное получение требуемых размеров и взаимное расположение поверхностей.

После того как конструкторский чертеж детали скорректирован (отработан на технологичность), определены базы на заключительных операциях техпроцесса и окончательные (технологические) размеры, приступают к определению баз и размеров на остальных операциях и в первую очередь на 1-й операции.

Выбор баз для первой операции. В данном случае решается следующий круг вопросов:

- обеспечивается правильность взаимного расположения отработанных поверхностей деталей относительно необработанных. Особое внимание следует обращать на поверхности, остающиеся необработанными и связанные размерами с обработанными поверхностями. Если имеются такие поверхности, то именно их следует использовать в качестве баз на 1-й операции;

- осуществляется подготовка технологических баз для дальнейших операций. При этом комплект поверхностей, используемый в качестве технологической базы на дальнейших операциях, желательно обработать за один установ;

- обеспечиваются возможно малые и равномерные припуски, особенно при обработке наиболее точных и ответственных поверхностей деталей, изготовляемых из отливок и поковок.

Требования, предъявляемые к черновой базе.

1. Черновая база должна быть характерной для данной детали поверхностью, т.е. занимать возможно более определенное положение относительно других поверхностей детали.

2. Для повышения точности базирования и надежности закрепления заготовки в приспособлении черновая база должна иметь достаточные размеры, возможно более высокую степень точности (правильность и постоянство формы и взаимного расположения баз у различных заготовок) и наименьшую шероховатость поверхности.

3. В качестве черновых баз не следует использовать поверхности, на которых расположены в отливках прибыли и литники, а также швы, возникшие в местах разъемов опок и пресс-форм в отливках под давлением и штампов в поковках и штамповках. Поверхности, находящиеся при формовке внизу, в качестве баз обычно предпочтительнее верхних поверхностей, т.к. последние имеют более рыхлое строение и большое количество раковин.

5. В связи с тем, что точность необработанных поверхностей, применяемых в качестве черновых баз, всегда ниже точности обработанных поверхностей, а шероховатость выше шероховатости обработанных поверхностей, «черновая база» должна использоваться при обработке заготовки только один раз при выполнении первой операции. При всех последующих операциях используют уже обработанные базы.

Выбор баз на промежуточных операциях.

Базы на промежуточных операциях (между первой и последней операциями) выбирают с учетом следующих соображений:

1. Используют принцип «кратчайших путей», согласно которому в качестве технологических баз принимают те поверхности, которые связаны с обрабатываемой поверхностью кратчайшей размерной цепью.

2. Не меняют без оснований базы, т.к. переход от одной базы к другой всегда вносит дополнительную ошибку во взаимное расположение поверхностей, обработанных на первой и второй базах. Эта ошибка равна погрешности во взаимном расположении баз.

3. Переходят при смене баз от менее точной к более точной базе, т.к. обработка детали на каждом предшествующем этапе подготавливает ее к обработке на последующих этапах, учитывая, что при переходе от одного этапа к другому должны повышаться не только точность размеров и формы, но и точность взаимного расположения.

4. После термообработки выбирают базы, играющие роль черновых баз. Используя их, вводят новые обработанные базы, которыми пользовались ранее. При исправлении базы восстанавливать базирование необходимо таким образом, чтобы новые базы были связаны со старыми более строгими размерами и соотношениями, в противном случае нарушится вся достигнутая ранее координация поверхностей, что повлечет за собой увеличение операционных припусков.

Пример оформления п. 2.5. Выбор и обоснование комплекта

технологических баз на различных этапах маршрута

Описание технологического маршрута:

- Заготовительный этап: получить поковку степени точности Т4 в закрытом штампе на кривошипном горячештамповочном прессе.

- Черновой этап: произвести фрезерно- центровальную операцию, а также поверхностную обдирку для удаления напусков и припусков после формообразования на заготовительном этапе. Сформировать внутреннее отверстие и центровые фаски. От полученной оси произвести предварительную обточку всех ступеней основного контура.

- Чистовой этап: произвести чистовое точение ответственных поверхностей, шеек под подшипники и установку шкива. Произвести точение наружной резьбы, а также фрезеровать шпоночный паз. От оси центрального отверстия произвести шлифование поверхностей шеек под подшипники и поверхности под шкив, для достижения необходимой степени точности и качества поверхностного слоя.

Выбор технологических баз:

1) Этап чистовой обработки:

На чистовых операциях (чистовой токарной, кругло-шлифовальной, финишной) комплект конструкторских основных баз реализовать в качестве комплекта технологических баз невозможно, поэтому в качестве комплекта вспомогательных технологических баз будут выступать: общая ось центровых отверстий, являющаяся технологической двойной направляющей скрытой базой, лишающей заготовку 4х степеней свободы;

Пятой степени свободы заготовку лишает правая торцевая плоскость Ø100мм со стороны фланца, являющаяся вспомогательной технологической опорной явной базой;

Шестой степени свободы заготовка лишается посредством использования поводкового патрона.

2) Этап черновой обработки:

На черновой фрезерно-центровальной операции комплектом баз будут выступать: линия, находящаяся в плоскости симметрии установочного приспособления призмы и плоскости, проходящей через линии контакта цилиндрических поверхностей и боковых сторон призм, являющаяся технологической двойной направляющей скрытой базой, лишающей заготовку 4х степеней свободы;

Пятой степени свободы заготовку лишает левая торцевая плоскость Ø100мм, являющаяся технологической опорной явной базой;

Шестой степени свободы заготовка лишается посредством прижима ее к призмам.

На черновой обдирочной операции комплектом технологических баз будут выступать: ось центровых отверстий – двойная направляющая база и опорная база упором в торец.

3) Последовательность смены комплектов баз по операциям маршрута обработки:

На первых черновых обдирочных операциях в качестве технологических баз используются черные поверхности. На следующих предварительных и чистовых этапах обработки базирование идет только по обработанным поверхностям.

На фрезерно-центровальной операции заготовка базируется по черной поверхности шеек под подшипники Ø74,4мм, подготавливаются центровые отверстия для дальнейшего базирования по их оси, а также фрезеруются торцевые поверхности для использования одной из них как опорной базы для дальнейшей обработки.

При сверлении и расточке центрального отверстия и новых центровых фасок заготовки идет базирование по оси обточенной начерно наружной цилиндрической поверхности Ø70k6 шеек под подшипники.

Дальнейшая обработка ведется, базируясь на ось центрального отверстия, что позволяет получить соосность центрального отверстия и наружной цилиндрической поверхности Ø70k6 шеек под подшипники в пределах полусуммы полей допусков двух поверхностей, равной 0,32мм.

Разработка планов маршрутов обработки

Отдельных поверхностей

Выбор маршрутов обработки поверхностей детали зависит от ее конфигурации, габаритов, точности и качества обрабатываемых поверхностей, вида принятой заготовки. Необходимое качество поверхностей в машиностроении достигается преимущественно обработкой резанием. В зависимости от технических требований, предъявляемых к детали и типа производства выбирают один или несколько возможных методов обработки и тип соответствующего оборудования.

Обработку поверхностей можно выполнять в один или несколько переходов, на каждом из которых используют свой метод обработки. Если заготовка имеет высокую точность, то в ряде случаев обработку можно начинать с чистовых методов.

В тех случаях, когда к точности размеров, связывающих поверхности детали, к качеству этих поверхностей не предъявляется высоких требований, можно ограничиться однократной получистовой и даже черновой обработкой.

Каждый последующий метод обработки одной элементарной поверхности должен быть точнее предыдущего. Точность на каждом последующем переходе обработки обычно повышается на черновых переходах на один-три квалитета, на чистовых – на один-два квалитета по точности размера.

Заданная точность поверхности может быть обеспечена, как правило, сочетаниями нескольких вариантов методов обработки поверхностей (с различным числом переходов). При прочих равных условиях предпочтительным считается тот вариант, который содержит меньшее число переходов обработки данной поверхности.

Следует стремиться к тому, чтобы в маршрутах обработки различных поверхностей, принадлежащих одной детали, повторяемость методов обработки была максимальной. Это сокращает номенклатуру необходимого режущего инструмента и позволяет проектировать технологический процесс по принципу концентрации операций с максимальным совмещением обработки различных поверхностей, уменьшает число установов, повышает производительность и точность обработки [9].

При проектировании технологического процесса изготовления детали нередко совмещают по времени обработку нескольких поверхностей заготовки, что может оказать определяющее влияние на выбор маршрута обработки. Поэтому окончательный выбор метода обработки каждой конкретной поверхности производят в комплексе с выбором методов обработки других поверхностей детали.

Для ориентировочного выбора маршрута обработки элементарной поверхности в зависимости от квалитета и шероховатости можно использовать таблицы 1 – 4 [4].

Пример оформления п. 2.6 Разработка планов маршрутов