Анализ технологичности конструкции изделия

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 10Следующая ⇒

Совершенство конструкции машины характеризуется её соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобствами в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства.

Конструкцию машины, в которой эти возможности полностью учтены, называют технологичной. Оценку технологичности конструкции данной машины, по сравнению с другой (лучшего отечественного или зарубежного образца) производятся, сопоставляя их трудоемкость, себестоимость и материалоемкость. Дополнительную оценку производят по степени унификации марок материалов, унификации и нормализации элементов изделия, рациональности расчленения его на конструктивные и технологические элементы, достигнутому уровню взаимозаменяемости элементов изделия, массе машины, конструктивной преемственности оригинальных деталей и составных частей изделия, коэффициентам среднего класса точности и шероховатости поверхностей деталей изделия, возможности сокращения сроков подготовки и освоения производства изделия, а также возможности автоматизации его изготовления. Выбор показателей технологичности производится с учетом требований ГОСТ 14.201–73. Термины и определения даны в ГОСТ 18831–73.

Технологичность конструкции изделия – понятие относительное. Технологичность конструкции одной и той же машины будет разной для различных типов производства. Изделие, достаточно технологичное в единичном производстве, может быть мало технологичным в поточно-массовом и совершенно нетехнологичным в поточно-автоматизированном производстве. Технологичность конструкции одного и того же изделия будет разной для заводов с различными производственными возможностями. Если в единичном производстве используют станки с программным управлением или другое переналаживаемое автоматическое оборудование, то характеристика технологичности конструкции выпускаемых изделий для этих условий может измениться по сравнению с условиями единичного производства, оснащенного универсальным оборудованием. Развитие производственной техники изменяет уровень технологичности конструкции. Ранее нетехнологичные конструкции могут стать вполне технологичными при новых методах обработки. Технологичность конструкции изделий – понятие комплексное. Технологичность конструкции нельзя рассматривать изолированно без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов обработки, сборки и контроля. Отработанная на технологичность конструкция заготовки не должна усложнять последующую механическую обработку. В то же время отработку на технологичность конструкции заготовки следует производить с учетом выполнения заготовительных процессов и сборки, стремясь получить наименьшую трудоемкость и наименьшую себестоимость изготовления машины в целом.

Улучшением технологичности конструкции можно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства. Трудоемкость машин нередко удается сократить на 15 – 25% и более, а себестоимость их изготовления на 5 – 10%. По отдельным деталям эти показатели можно повысить еще больше. Недооценка технологичности конструкции часто приводит к необходимости корректировки рабочих чертежей после их составления, удлинению сроков подготовки и дополнительным издержкам производства.

Понятие технологичности конструкции машин распространяйте только на область производства, но и на область их эксплуатации. Конструкция машин должна быть удобной для обслуживания и ремонтопригодной. Последнее важно, поскольку затраты на все виды ремонта часто превышают себестоимость изготовления новых изделий. Повышение ремонтопригодности изделия обеспечивается легкостью и удобством его разборки и сборки, осуществлением принципа узловой смены и узлового ремонта элементов изделия, введением в конструкцию сменных изнашиваемых деталей, а также возможностью восстановления наиболее сложных деталей.

При конструировании машин необходимо предусматривать использование технологических методов, повышающих их надежность. Конструкцию изделия лучше отрабатывать на технологичность в процессе создания самой конструкции. При этом достигается деловой контакт и творческое содружество конструкторов и технологов.

Общие требования к деталям машин. Возможность применения прогрессивных технологических методов определяется конструкцией деталей машин. При конструктивном оформлении деталей нужно учитывать ряд технологических требований. Соблюдение этих требований уменьшает производственные трудности, сокращает цикл производства, повышает производительность труда и снижает себестоимость деталей машин. Эти требования диктуются как технологией производства заготовок, так и технологией их последующей обработки. Особое значение приобретают вопросы технологичности конструкции при обработке деталей на станках с программным управлением, агрегатных станках, автоматах, и полуавтоматах, а также автоматических линиях.

Конструирование является творческим процессом, поэтому дать общие для всех случаев правила конструирования деталей машин не представляется возможным. Общую задачу можно сформулировать следующим образом. Конфигурация детали должна быть простой, обусловливающей возможность применения высокопроизводительных технологических методов, и предусматривать удобную, надежную базу для установки заготовки в процессе обработки. В тех случаях, когда такая база не обеспечивается, должны быть предусмотрены специальные элементы (приливы, бобышки, отверстия) для базирования и закрепления заготовки. При необходимости эти элементы могут быть удалены после обработки. Заданные точность и шероховатость поверхностей детали должны быть строго обоснованы ее служебным назначением. Необоснованно завышенные требования к точности и шероховатости вынуждают вводить дополнительные операции, удлиняют цикл обработки, увеличивают трудоемкость обработки и повышают себестоимость детали.

Стандартизация и унификация деталей и их элементов способствуют уменьшению трудоемкости процессов производства и снижению себестоимости деталей в связи с увеличением серийного выпуска и унификацией станочных наладок.

Требования к конструкции заготовок деталей.

Поскольку заготовки для червячного колеса получают литьём, то можно выделить несколько основных моментов к технологичности заготовок получаемых литьём.

При конструировании отливок необходимо выбрать способ литья, определить положение отливки в форме, выбрать плоскость разъема, установить количество и схему расположения стержней, назначить толщину стенок отливки. Способ литья выбирают с учетом материала заготовки, ее конфигурации, требуемой точности, программы выпуска и срока выполнения заказа. Во многих случаях основными наиболее сложными и дорогими в исполнении деталями машин являются отливки. При производстве металлорежущих станков, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и других машин масса отливок литых деталей достигает 70 – 85% всей массы изделия, поэтому выбор способа литья является важной и ответственной задачей. При решении перечисленных вопросов рекомендуется пользоваться следующими указаниями:

Если принять среднюю себестоимость изготовления отливок из серого чугуна за 1, то для других материалов эта величина составит: 1, 1 для модифицированного чугуна; 1, 3 для ковкого чугуна; 1, 8 для углеродистой стали; 2, 5 для низколегированной стали; 3 – 6 для цветных сплавов; 6 – 8 для высоколегированных сталей.

При конструировании отливок следует упрощать их конфигурацию. При этом условии можно снизить себестоимость изготовления моделей, стержневых ящиков, кокилей, пресс-форм. Упрощая конфигурацию отливки, можно снизить себестоимость изготовления деревянного модельного комплекта на 30%, а металлического на 40% и больше. Следует стремиться к более компактным отливкам. Конфигурация отливки должна обеспечивать возможность беспрепятственного извлечения модели из формы и стержней из стержневых ящиков. С этой целью необходимо назначать формовочные уклоны для вертикальных поверхностей отливки. Для внутренних поверхностей отливок принимают уклон большей величины, чем для наружных. Следует по возможности избегать сложных поверхностей разъема и отъемных частей модели, так как это усложняет и удорожает формовку отливок.

Необходимо учитывать положение поверхностей при заливке, так как на верхних горизонтальных поверхностях отливки могут возникать газовые раковины. Ответственные поверхности заготовок должны занимать в форме нижнее положение. Следует обращать внимание на беспрепятственное заполнение формы жидким металлом, избегая резких изменений направления и скорости его течения.

При конструировании отливки следует учитывать ее усадку, торможение усадки, создаваемое формой и стержнями, и торможение, возникающее вследствие разной скорости остывания частей отливки. Торможение усадки вызывает образование остаточных напряжений в отливке. С возникновением остаточных напряжений связаны коробление отливок и возможность появления трещин. Необходимо предусматривать по возможности равномерное охлаждение отливки и ее свободную усадку.

Конфигурация отливки должна обеспечивать возможность беспрепятственного отрезания прибыли, литников и выпоров, выбивки, стержней и удаления каркасов. На чертежах отливок следует отмечать базовые поверхности, которые будут использовать при последующей обработке заготовок, а также при проверке моделей и отливок. Базовые поверхности должны образовываться моделью и находиться в одной опоке для исключения влияния смещений опок и стержней на их точность.

При назначении толщины стенок отливок необходимо учитывать размер и массу отливки, ее материал и метод литья. Определение толщины стенки расчетом по действующим нагрузкам не всегда дает нужный результат. В малонагруженных местах стенка получается тонкой, и ее толщину приходится увеличивать.

Внутренние стенки отливки должны быть на 20% тоньше наружных стенок. В одной отливке рекомендуется предусматривать переходные поверхности одного радиуса. Резкие изменения толщины стенки и острые углы в отливке недопустимы. Это особенно важно в отливках из нержавеющих сталей и жаропрочных сплавов. Переходы от одного сечения к другому должны быть плавными. Радиусы закруглений при сопряжениях на одной стенке и угловых сопряжении двух или трёх стенок зависят от толщины сопрягаемых стенок. При скоплении металла в одном месте отливки возможно образование пор, раковин и трещин.

В местах перехода от толстой стенки к тонкой ставят литейные смягчающие ребра. Если необходимо, эти ребра после отжига отливки отрезают. Их толщина составляет 0, 5 – 0, 6 толщины тонкой стенки. Радиусы закругления сопрягаемых поверхностей принимают 2 – 120 мм в зависимости от габаритных размеров поверхностей и углов сопряжения. При конструировании отливок нужно обеспечивать принципы направленного затвердевания и кристаллизации металла в литейной форме. Неправильная конструкция отливки вызывает столбчатую кристаллизацию металла и, как следствие этого, трещины. В отливках из сплавов, имеющих большую усадку, необходимо, чтобы затвердевание происходило снизу вверх в сторону прибыли.

При конструировании угловых элементов учитывают, что скорость охлаждения их внешней стороны больше скорости охлаждения внутренней стороны. Тепловые потоки, идущие перпендикулярно стенкам отливки, пересекаясь, создают «горячее место» во внутренней области угла. Толщину стенок здесь берут на 20 – 25% меньше толщины сопрягаемых стенок.

Внутренним полостям отливок желательно придавать конфигурацию, не требующую применения стержней, что снижает трудоемкость изготовления форм.

Конструкция отливки должна обусловливать возможность удаления из внутренних полостей заготовки стержневой смеси и каркасов, а также тщательной очистки ее внутренних полостей. В закрытых внутренних полостях должны быть предусмотрены специальные усиленные бобышками отверстия для удаления стержневой смеси; после очистки эти отверстия заделывают заглушками.

Наименьшая высота бобышек должна быть 5 мм при наибольших габаритных размерах детали до 0, 5 м, 10 – 15 мм – при размерах детали 0, 5 – 2 м и 20 – 25 мм – при размерах деталей свыше 2 м.

При литье в оболочковые формы должна быть одна плоскость разъема. Следует выдерживать равную толщину стенок и избегать отъемных частей и стержней. Уклоны не менее 1° (желательно 2 – 4°), а минимальные радиусы закругления 2, 5 – 3 мм. Минимальная толщина стенок отливки 2 – 2, 5 мм.

Требования к механической обработке.

Требования к обработке можно сформулировать следующим образом.

1. Сокращать объем механической обработки, уменьшая протяженность обрабатываемых поверхностей, предусматривать допуски только на размеры поверхностей сопряжения.

2. Повышать точность выполнения заготовок, так как объем обработки резанием при этом может быть значительно сокращен. При выборе материала детали назначать материал, обладающий лучшей обрабатываемостью, учитывая, что скорость резания в этом случае может быть повышена.

3. Предусматривать возможность удобного и надежного закрепления заготовки на станке. Повышать жесткость заготовки, что уменьшает ее деформации от сил резания и закрепления, позволяет увеличивать режимы резания и одновременно использовать несколько режущих инструментов путем совмещения переходов обработки.

4. Предусматривать возможность удобного подвода высокопроизводительного режущего инструмента к обрабатываемой поверхности. Сокращать путь врезания инструментов и уменьшать вспомогательное время, предусматривая конструкции, допускающие возможность одновременной установки нескольких заготовок для обработки. Для обработки на проход предусматривать выход режущего инструмента.

5. Обеспечивать удобные и надежные базирующие поверхности для установки заготовок в процессе их обработки; соответствующей простановкой размеров предусматривать совмещение технологических и измерительных баз, а также соблюдение принципа постоянства баз.

Выбор измерительных баз и простановка размеров должны обеспечивать наибольшие удобства, надежность и производительность контроля, возможность применения простых по конструкции контрольно-измерительных инструментов и приспособлений, а также проверки нескольких размеров заготовки при одной ее установке. При простановке размеров следует учитывать особенности промежуточного и окончательного контроля, осуществляемого как на контрольных постах, так и непосредственно на станке.

Простановка размеров должна быть увязана с последовательностью выполнения и содержанием операций обработки. Нельзя координировать несколько необработанных поверхностей относительно обрабатываемой. Необработанные поверхности нужно координировать между собой и задавать только один размер от необработанной поверхности до обрабатываемой. Не рекомендуется проставлять размеры от линии построения, осей, острых кромок и поверхностей, от которых измерение деталь затруднено. Недопустима простановка размеров, проверка которых связана с выполнением подсчетов и косвенных методов контроля.

Наружные поверхности вращения. Ступенчатые поверхности должны иметь минимальный перепад диаметров. При больших перепадах применяют высадку головок, фланцев или используют составные конструкции для уменьшения объема обработки резанием и расхода металла. Не рекомендуется делать кольцевые канавки на торцах, особенно со стороны стержня, так как они трудоемки в обработке, и выступы, не вписывающиеся в контур поперечного сечения детали. Элементы тел вращения унифицируют для использования одних и тех же многорезцовых наладок. Рекомендуется заменять переходные поверхности фасками. Сферические выпуклые поверхности делают со срезом перпендикулярно оси, в местах сопряжения точных поверхностей предусматривают выход инструмента.

Отверстия. На деталях предусматривают сквозные отверстия, так как обрабатывать их легче, чем глухие. Конфигурация глухих отверстий должна быть увязана с конструкцией применяемого инструмента (зенкера, развертки), имеющего коническую заборную часть и образующего у дна отверстия переходную поверхность, а расстояния между отверстиями назначают с учетом возможности применения многошпиндельных сверлильных головок. Расположение и размеры отверстий во фланцах унифицируют с целью применения многошпиндельных головок. Во избежание поломки сверл при сверлении поверхности на входе и выходе инструмента должны быть перпендикулярны оси отверстий. Для одновременной обработки нескольких отверстий, расположенных на одной оси, рекомендуется последовательно уменьшать размеры отверстий на величину, превышающую припуск на обработку предшествующего отверстия (ступенчатое расположение отверстий). У дна точных глухих отверстий предусматривают канавку для выхода инструмента. Нужно избегать отверстий с непараллельными осями, а также глухих отверстий, пересекающихся с внутренними полостями. В последнем случае предпочтительно делать сквозное отверстие с заглушкой. Цекование торцов отверстий лучше заменять точением или фрезерованием. Рекомендуется избегать растачивания канавок в отверстиях на сверлильных и агрегатных станках; вместо выточек рекомендуют литые выемки.

Резьба. В нарезаемом отверстии рекомендуется делать заходную фаску. При сквозных резьбовых отверстиях улучшаются условия работы режущего инструмента. При нарезании резьбы метчиком в глухом отверстии без канавки, а также при нарезании резьбы на концах валиков должен предусматриваться сбег резьбы. При резьбофрезеровании канавки для выхода фрезы необязательны. Резьба должна быть нормализована для всех производимых изделий. Следует избегать применения резьбы малого диаметра (до 6 мм) в крупных деталях из-за частой поломки метчиков.

Плоские поверхности. Конфигурация обрабатываемых поверхностей в плане должна обеспечивать равномерный и безударный съем стружки. Ширину поверхностей необходимо увязывать с нормальным рядом диаметров торцовых или длин цилиндрических фрез. Предпочтительна обработка поверхностей на проход. В случае, когда не предусмотрен выход для режущего инструмента, переходная часть обрабатываемых поверхностей должна соответствовать размерам и виду режущего инструмента. Бобышки и платики на деталях следует располагать на одном уровне. Не следует обрабатывать внутренние поверхности корпусных деталей. Обрабатываемые поверхности желательно располагать выше примыкающих элементов, что облегчает обработку на проход.

Приведенные выше рекомендации по требованиям к конструкции заготовки червячного колеса, требованиям к механической обработке, а также требованиям к колесу как детали механизма в целом очень удачно соединены в ее конструкции, поэтому можно сделать вывод, что червячное колесо редуктора является технологичным изделием.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒