Особенности конструкции деталей при различных способах изготовления

Общие сведения

Конструируя детали, необходимо учитывать не только факторы, обеспечивающие их работоспособность (прочность, жесткость, износостойкость и т. д.) при минимальных материалоемкости и габаритах, но и технологические возможности производства, позволяющие примененять наиболее технологичные и высокопроизводительные способы изготовления. Деталь (изделие) будет технологичной в том случае, если конструктивное решение обеспечивает наименьшие затраты

труда, времени и средств на изготовление, т. е. быстрое и экономичное освоение его производства с использованием современных технологических процессов.

Кратко сформулируем общие технологические требования к конструкции деталей и узлов:

  • ? для повышения качества изготавливаемых деталей необходимо предусмотреть возможность использования прогрессивных способов изготовления — прецизионных, лазерных, электронно- и ионно-плазменных и других высокопроизводительных технологий;
  • ? максимально приблизить заготовку к окончательной форме, а механическую обработку свести к минимуму;
  • ? обеспечить использование высокопроизводительных способов механической обработки (обработку напроход, удобные базы, унификацию элементов, одновременное изготовление нескольких деталей);
  • ? расчленить сложные детали на несколько с простыми формами поверхностей, использовать составные конструкции, обеспечить доступ к составным частям, их установку и съем;
  • ? при изготовлении литьем, штамповкой, прессованием, вытяжкой избегать резких переходов и делать плавные очертания;
  • ? применять стандартизацию и унификацию элементов конструкций;
  • ? учитывать объем выпуска и возможности производства. Рассмотрим подробнее требования к конструкции для наиболее распространенных способов изготовления.

Механически обрабатываемые детали

При проектировании главной задачей является обеспечение технологичности конструкции.

Сокращение объема механической обработки. Поверхности детали, подвергаемые механической обработке, должны быть минимально необходимыми, а форма заготовки — максимально приближена к окончательной форме детали. Расход материала при изготовлении детали оценивается коэффициентом использования материала (КИМ)

где /пдет, тзагот — массы детали и заготовки. Нужно стремиться к разработке деталей с высоким значением КИМ. При без-

Рис. 3.25

Рис. 3.24 Рис. 3.25

отходном производстве КИМ = 1. На рис. 3.24, а представлен неудачный вариант детали — она должна изготавливаться из круглого прутка, при этом отходы в стружку большие. Представленную на рис. 3.24, б гайку следует изготавливать из шестигранного прутка, что уменьшит отходы.

Использование составных конструкций. Конструкцию деталей сложной формы целесообразно делать составной, если это не противоречит выполнению других требований. На рис. 3.25, а показан неудачный вариант конструкции, а на рис. 3.25, б — верный. Отделение штуцера от емкости значительно упрощает изготовление. Возможно присоединение штуцера сваркой, пайкой или с помощью цилиндрической резьбы. В последнем случае для исключения течи нужно между кольцевым выступом штуцера и емкостью установить уплотнительную прокладку. Переход от монолитной конструкции (рис. 3.26, б) к составной, состоящей из вала и колеса (рис. 3.26, а) существенно сокращает расход металла. Вместо запрессовки возможны и другие способы соединения вала со ступицей колеса. Аналогичную составную конструкцию целесообразно использовать и при разработке поршня со штоком.

Обработка напроход. Свободный подход и выход для инструмента повышает качество и производительность. На рис. 3.27, а инструмент крепится на консольно закрепленной

а) б)

Рис. 3.28

Рис. 3.27 Рис. 3.28

оправке (отсутствует свободный выход), а в случае рис. 3.27, б возможно крепление оправки на двух опорах (имеется свободный подход и выход), что повышает точность, необходимую при обработке отверстий под подшипники. На рис. 3.28, а показана нетехнологичная конструкция, поскольку нельзя изготовить отверстие под подшипники напроход. В другом варианте (рис. 3.28, б) кольцевой выступ в отверстии заменен съемным пружинным упорным кольцом, что обеспечивает обработку напроход и приводит к увеличению точности.

Обеспечение подхода и выхода инструмента. Размеры и форма элементов детали, назначаемые конструктором, должны учитывать способы механической обработки и необходимых измерений и, соответственно, размеры и форму режущего и вид измерительного инструментов. Например, при нарезании шлицов выбор радиуса выхода шлицов зависит от диаметра фрезы. С одной стороны, радиус выхода определяется необходимостью повышения производительности обработки (при увеличении диаметра повышается производительность), а с другой — излишнее увеличение радиуса Лфр увеличивает длину нерабочего участка шлицов L, что по конструктивным соображениям не всегда допустимо (рис. 3.29). У шлифованных поверхностей шипов на валах для уменьшения износа шлифовального круга нужно делать канавку (рис. 3.30, а).

Рис. 3.32

Рис. 3.31

В исключительных случаях допускается делать галтель с регламентированным радиусом R, который должен быть меньше, чем радиус у устанавливаемого на шип подшипника (рис. 3.30, б). Для обеспечения установки подшипника на торце шипа делается фаска.

Нарезка резьбы. При нарезке наружной резьбы плашкой (из-за режущей части инструмента с неполной высотой профиля) невозможно довести резьбу до торца выступа (рис. 3.31, а), необходимо оставлять участок длиной L > 4Р, где Р — шаг резьбы (рис. 3.31, б). При нарезке резьбы резцом необходимо предусмотреть канавку шириной b > 2Р для его выхода (рис. 3.31, в). Нарезка внутренней резьбы метчиком до торца отверстия невозможна (из-за режущей части инструмента с неполным профилем) (рис. 3.32, а), нужно оставлять участок длиной L > 4Р (рис. 3.32, б). При нарезке резцом предусматривается канавка шириной b > ЗР для его выхода (рис. 3.32, в). У паза под шпонку нужно предусмотреть отверстие ту или канавку, или увеличение диаметра отверстия для выхода инструмента (рис. 3.33, а—в).

Обработка отверстий. На рис. 3.34, а изображен неудачный вариант, так как отсутствует конус от сверла, который остается при обработке отверстия. Устранение конуса возможно дополнительной обработкой, но обычно это нецелесообразно. Правильный вариант показан на рис. 3.34, б и рис. 3.35, а. В местах режущей части инструмента (сверла, зенкера, раз-

вертки) остаются переходные участки Р, где размеры отличаются от необходимых на рабочих участках. Точность и шероховатость в отверстии: от сверла 12 квалитет Rz = 20 (рис. 3.35, а); от зенкера 10—12 квалитет Ra = 2...2,5 (рис. 3.35, б); от развертки 6—11 квалитет Ra = 0,32...2,5 (рис. 3.35, в); от протяжки 7—9 квалитет Ra = 0,32...2,5. Сверление отверстий должно производиться под углом более 70° к поверхности (рис. 3.36, а), при меньшем угле нужно менять конструкцию (рис. 3.36, б).

Рис. 3.35

Рис. 3.36

Отделение черновых поверхностей от чистовых и поверхностей с разной точностью. На рис. 3.37, а показан неудачный вариант детали, а на рис. 3.37, б представлена более технологичная конструкция, где точная поверхность кулачка отделена от грубой поверхности вала, при этом условия шлифования его контура постоянной ширины улучшаются.

Отказ от совместной обработки в сборе. Однако не во Рис. 3.37

Рис. 3.38

всех случаях это можно осуществить, например единственно возможный вариант изготовления соединения вал—ступица — обработка отверстия под штифт в сборе (рис. 3.38). В этом случае делается исключение и детали обрабатываются совместно. При этом легче изготавливать и собирать узел, изображенный на рис. 3.38, б, а не приведенный на рис. 3.38, а. Также более простым вариантом изготовления является совместная обработка отверстий под штифты в основании и крышке корпуса редуктора.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >