Технологические процессы машиностроительного производства

- сверление

производят  на сверлильных станках, режущий  инструмент – сверла. Главное вращательное движение резания  и поступательное (вертикальное) движение подачи совершает  режущий инструмент. Сверление применяют  для получения сквозных и глухих отверстий. Для увеличения диаметра отверстий применяют рассверливание.

- строгание (продольное и поперечное)

Производят на продольно-строгальных и поперечно-строгальных станках. Режущий инструмент – строгальные резцы. При продольном строгании главное продольное возвратно-поступательное движение совершает заготовка, а поступательное (поперечное или вертикальное) прерывистое движение подачи – режущий инструмент. При поперечном строгании аналогичное главное движение сообщается режущему инструменту, а движение подачи – заготовке. Разновидность способа – долбление. При этом способе обработки в отличие от поперечного строгания инструмент (долбяк) совершает не горизонтальное, а вертикальное движение. Строгание применяют для обработки горизонтальных, вертикальных и наклонных (плоских и фасонных) поверхностей, а также для получения пазов, канавок и других выемок. Долбление применяют для получения пазов в отверстиях, обработки вертикальных и цилиндрических плоскостей, внутренних фасонных поверхностей, а также для нарезания цилиндрических зубчатых колес.

- протягивание (наружное и внутреннее)

Производят  на протяжных станках. Режущий инструмент – протяжки. Главное поступательное (иногда и вращательное) движение резания  совершает режущий инструмент, а  движения подачи как такового нет, но его роль заложена в конструкции  протяжки (разницей высот смежных  зубьев). Для обработки внутренних замкнутых поверхностей (отверстий и др.) применяют внутренне протягивание. Этот процесс применяют для получения шлицевых и шпоночных пазов, винтовых канавок, внутренних зубьев, отверстий различной формы (треугольных, квадратных, шестигранных и др.) и т.д. Наружное протягивание применяют для обработки заготовок с наружной и внутренней незамкнутой поверхностью с получением разнообразных плоских или фасонных поверхностей (прямых и спиральных зубьев, прямых и винтовых канавок, рифлений).

- шлифование ( круглое и плоское)

Производят  на круглошлифовальных (круглое шлифование) и плоскошлифовальных (плоское шлифование) станках. Режущий инструмент – шлифовальные круги. При наружном круглом шлифовании главное вращательное движение резания  и поперечное движение подачи сообщается инструменту, а заготовке – вращательное и продольное возвратно-поступательное движения подачи. При плоском шлифовании главное вращательное движение резания и поперечное движение подачи совершает инструмент, а продольное возвратно-поступательное движение подачи – заготовка. Шлифованием обрабатывают наружные и внутренние, цилиндрические и канонические, плоские и криволинейные поверхности.

Различные способы обработки резанием позволяют  обрабатывать поверхности деталей  различной формы и размеров с  высокой точностью из наиболее используемых конструкционных материалов. Этот метод  обработки обладает малой энергоемкостью и высокой производительностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Назначение, сущность и методы физико-химической обработки материалов. Технология электрохимической размерной обработки металлов.

 

В современной  промышленности для изготовления деталей машин и механизмов используются и материалы, которые трудно поддаются или вообще не поддаются обработке резанием (высокопрочные, хрупкие, очень вязкие и др.). Но зачастую такие материалы обладают высоким уровнем эксплуатационных свойств, что и определяет их использование. Для размерной обработки таких материалов получили распространение физико-химические методы. В основе данных методов обработки лежит использование различных физико-химических процессов энергетического воздействия на заготовку, в результате которого обеспечивается съем обрабатываемого материала и формирование детали. По механизму разрушения и съема материала все физико-химические процессы обработки подразделяют на три группы: электрофизические, электрохимические и комбинированные. Данными методами (за исключением ультразвуковой обработки) можно обрабатывать, в отличие от механических способов обработки, материалы практически независимо от их твердости и вязкости. Форма применяемого инструмента копируется сразу по всей поверхности заготовки при простом поступательном его перемещении. Это позволяет вводить в зону обработки большие мощности, что повышает производительность обработки при достаточно высокой точности размеров. Малые значения сил, действующих в процессе обработки материала, а при некоторых способах и отсутствие механического контакта инструмента и заготовки, обеспечивают незначительное влияние на суммарную погрешность обработки. Достоинством физико-химических методов обработки материалов является и то, что они позволяют выполнять виды работ (отверстия с криволинейной осью некруглого сечения размерами порядка 0,05 мм, узкие и глубокие пазы и т.д.), которые невозможно выполнять традиционными способами обработки. Кинематика формообразования поверхностей деталей физико-химическими методами обработки, как правило, проста, что обеспечивает точное регулирование процессов и их автоматизацию.

Каждый  из данных методов обработки материалов обладает уникальными технологическими возможностями, но все они более  энергоемки и менее производительны  по сравнению с методами механообработки, поэтому их использование целесообразно  применять в следующих случаях:

1) для обработки  конструкционных материалов, имеющих  низкую обрабатываемость лезвийным  и абразивным инструментами (высоколегированных  сталей, твердых сплавов, керамики, ситаллов, полупроводников и др.);

2) для получения  деталей сложной геометрической  формы из труднообрабатываемых материалов (пресс-формы, детали лопаток турбин и т.п.);

3) для обработки  миниатюрных тонкостенных нежестких  деталей, а также деталей сложной  формы с пазами и отверстиями,  которые невозможно получить  традиционными методами механообработки.

Электрохимическая обработка основана на явлении анодного растворения, происходящего при  электролизе. Обрабатываемая заготовка  включается в электрическую цепь в качестве анода. В качестве электролита  используют водные растворы хлористого или азотнокислого натрия, а также  растворы серной или соляной кислоты. При прохождении постоянного  электрического тока через электролит на поверхности заготовки происходят химические реакции и поверхностный слой металла превращается в химическое соединение. Продукты электролиза переходят в раствор или удаляются механическим путем.

Разновидностями электрохимической обработки являются электрохимическая размерная обработка, электрохимическое полирование, электрохимикоабразивная  и электроалмазная.

Электрохимическая размерная обработка заключается  в получении деталей требуемой  формы, размеров и качества поверхностей путем снятия с поверхностного слоя заготовок слоя металла припуска электрохимическим растворением. Особенностью данного способа обработки является то, что процесс происходит в струе  электролита, прокачиваемого под давлением  через межэлектродный промежуток, что  обеспечивает удаление из зоны обработки  продуктов анодного растворения, не позволяя им осаждаться на катоде-инструменте. Это обеспечивает и поддерживает стабильность электрохимической обработки. Инструменту придают форму, обратную форме обрабатываемой поверхности. При этом способе одновременно обрабатывается вся поверхность заготовки, находящаяся под активным воздействием катода-инструмента (т.е. на определенном расстоянии), что обеспечивает высокую производительность процесса.

Электрохимическую размерную обработку применяют  при изготовлении деталей сложных  форм (лопатки турбин и компрессоров, гребные винты и др.), получении  сложных полостей в штампах и  пресс-формах, прошивании отверстий  и т.д. этот способ рекомендуется  для обработки заготовок из труднообрабатываемых материалов, обеспечивая высокие  точность и качество обработанных поверхностей.

 Электрохимическое  полирование проводится в ванне,  заполненной электролитом. В качестве  катода используют пластины из  стали, меди, свинца и т.п. При  подаче напряжения на электроды  начинается процесс избирательного  растворения материала заготовки-анода.  Растворение происходит, главным  образом, на микровыступах вследствие  большей плотности тока на  их вершинах. Кроме того, впадины  между микровыступами заполняются  продуктами растворения. В результате  происходит сглаживание микронеровностей  обрабатываемой поверхности и поверхность приобретает металлический блеск.

Данным  способом обрабатывают поверхности  деталей под гальванические покрытия, производят доводку рабочих поверхностей режущего инструмента, изготовляют тонкие ленты и фольгу, осуществляют очистку и декоративную отделку поверхностей деталей.

Электрохимикоабразивная и электроалмазная обработка  заключается в том, что инструментом-электродом является шлифовальный круг, изготовленный  из абразивного материала на электропроводящей  связке. Между заготовкой-анодом и  шлифовальным кругом-катодом за счет выступающих из связки зерен образуется межэлектродный зазор. В зазор подается электролит. Заготовка и шлифовальный круг совершают такие же движения, что и при механическом шлифовании. Продукты анодного растворения материала  заготовки удаляются абразивными  зернами.

Электроабразивную и электроалмазную обработку  используют как отделочную обработку  заготовок из труднообрабатываемых материалов, а также нежестких  заготовок. Поверхности деталей  обрабатываются лучше, чем при обычных  методах шлифования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Решить задачи:

 

а) По размеру вала (d = 53_{) и отверстия (}D = 53^+0,25) на чертеже и действительным размерам (d_r = 53,23 мм; 53,12 мм; 53,00 мм; D_r = 53,32 мм; 53,12 мм; 52,98 мм) определить годность изготовленных деталей или вид брака (исправимый или неисправимый).

РЕШЕНИЕ:

Определим предельные размеры вала и отверстия:

d¹нб = 53 + 0,15 = 53,15 D¹нб = 53 + 0,25 = 53,25

d¹нм = 53 + 0,05 = 53,05 D¹нм = 53 + 0 = 53

Сравнением  действительных размеров с предельными определяется годность детали или вид брака

Действительный размер, мм	d– обозначение размеров, мм	Действительный размер,мм	D – обозначение размеров,мм
	53+0,05		53+0,25
	Заключение о годности
53,23	брак исправим	53,32	брак исправим
53,12	годен	53,12	годен
53,00	брак не исправим	52,98	годен

 

б) По указанным на чертеже размерам вала (d = 97_+0,023) и отверстия (D = 97^+0,035) определить наибольший и наименьший зазор (или натяг), определить систему полей допусков и дать графическое изображение (схему) посадки (с зазором, с натягом или переходной) в данной системе, определить допуск для отверстия и вала, а также квалитет их обработки.

РЕШЕНИЕ:

Исходные  данные: 97_+0,023 (для вала); 97^+0,035 (для отверстия)

Определяем наибольший и наименьший зазоры:

Sнб = ES – ei = 0,035 – (+ 0,023) = 0,012 мм

Sнм = EI – es = 0 – (+ 0,045) = -0,045 мм

Определяем  допуски отверстия и вала:

TD = ES –  EI = 0,035 – 0 = 0,035 мм

Td = es – ei = 0,045 – (+ 0,023) = 0,022 мм

В табл. 1 по интервалу размера (св "80 до 120") и рассчитанным допускам (TD = 35 мкм, Td = 22 мкм) определяется квалитет: для отверстия – Н7, для вала – h6.

 

в) По указанным на чертеже размерам вала (d = 63d9) и отверстия (D = 148H11) определить значения предельных отклонений.

РЕШЕНИЕ:

По табл. 2 на пересечении строки "св. 50 до 80" с колонкой d9 находим предельные отклонения для размера вала 63d9, мкм: верхнее отклонение –

(-100), нижнее  – (-174). Следовательно, размер 63d9 соответствует размеру 63_-0,0174 (мм).

 

По табл. 3 на пересечении строки "св. 120 до 180" с колонкой H11 находим предельные отклонения для размера отверстия 148H11, мкм: верхнее отклонение – (+250), нижнее отклонение – 0. Следовательно, размер 148H11 соответствует размеру 148^+0,025 (мм). 

г) По размеру соединения вычислить допуск вала и отверстия, квалитет их обработки, а также посадку и допуск посадки.

РЕШЕНИЕ:

Определим допуск вала и отверстия:

TD = ES –  EI = 0,100 – 0 = 0,100 мм

Td = es – ei = -0,100 – (- 0,162) = 0,062 мм

По табл. 1 находим квалитет обработки деталей: для вала – 9, отверстия – 10.

Допуск данного  соединения – с зазором.

Вычисляем допуск посадки:

TS = TD – Td = 0,100 + 0,062 = 0,162 мм.

 

д) По размеру соединения определить характер соединения (группу посадки).

РЕШЕНИЕ:

По табл. 2 находим отклонения вала, а по табл. 3 – отклонения отверстия.

Получается, что размеру соответствует запись 85_-0,054 – предпочтительная посадка.

 

Допуски и посадки таблица

Таблица 1

Ближайшее поле допуска	Д	С	П	Н	Т	Г	Пл	Пр		А	Х	П2а	Пр12а	А2а	Ш	Л	С3	Пр22а	А3	Ш3	Х3	А4	Ш4	Л4		Х4	С4	А5	Ч5	С5	А7	В7	СМ7
Интервал размеров  mm.	Поля допусков отверстий и валов.
	g6	h6	js6	k6	m6	n6	p6	r6	s6	H7	f7	js7	s7	H8	d8	e8	h8	u8	H9	d9	f9	H11	a11	b11	c11	d11	h11	H12	b12	h12	H14	h14	js14
	предельные отклонения mkm.
От 1 до 3 вкл.	-2  -8	0  -6	+3  -3	+6  0	+8  +2	+10  +4	+12  +6	+16  +10	-	+10  0	-6  -16	+5  -5	+24  +14	+14  0	-20  -34	-14  -28	0  -14	+32  +18	+25  0	-20  -45	-6  -31	+60  0	-270  -330	-	-60  -120	-20  -80	0  -60	+100  0	-140  -240	0  -100	+250  0	0  -250	+125  -125
Св. 3 до 6 вкл.	-4  -12	0  -8	+4  -4	+9  +1	+12  +4	+16  +8	+20  +12	+23  +15	-	+12  0	-10  -22	+6  -6	+31  +19	+18  0	-30  -48	-20  -38	0  -18	+41  +23	+30  0	-30  -60	-10  -40	+75  0	-270  -345	-	-70  -145	-30  -105	0  -75	120  0	-140  -260	0  -120	+300  0	0  -300	+150  -150
Св. 6 до 10 вкл.	-5  -14	0  -9	+4,5  -4,5	+10  +1	+15  +6	+19  +10	+24  +15	+28  +19	-	+15  0	-13  -28	+7  -7	+38  +23	+22  0	-40  -62	-25  -47	0  -22	+50  +28	+36  0	-40  -76	-13  -49	+90  0	-280  -370	-	-80  -170	-40  -130	0  -90	+150  0	-150  -300	0  -150	+360  0	0  -360	+180  -180
Св. 10 до 14 вкл.	-6  -17	0  -11	+5,5  -5,5	+12  +1	+18  +7	+23  +12	+29  +18	+24  +23	-	+18  0	-16  -34	+9  -9	+46  +28	+27  0	-50  -77	-32  -59	0  -27	+60  +33	+43  0	-50  -93	-16  -59	+110  0	-290  -400	-	-95  -205	-50  -160	0  -110	+180  0	-150  -330	0  -180	+430  0	0  -430	+215  -215
Св. 14 до 18 вкл.
Св. 18 до 24 вкл.	-7  -20	0  -13	+6,5  -6,5	+15  +2	+20  +8	+28  +15	+35  +22	+41  +28	-	+21  0	-20  -41	+10  -10	+56  +35	+33  0	-65  -98	-40  -73	0  -33	+74  +41	+52  0	-65  -117	-20  -72	+130  0	-300  -430	-	-110  -240	-65  -195	0  -130	+210  0	-160  -370	0  -210	+520  0	0  -520	+260  -260
Св. 24 до 30 вкл.																		+81  +48
Св. 30 до 40 вкл.	-9  -25	0  -16	+8  -8	+18  +2	+25  +9	+33  +17	+42  +26	+50  +34	-	+25  0	-25  -50	+12  -12	+68  +43	+39  0	-80  -119	-50  -89	0  -39	+99  +60	+62  0	-80  -142	-25  -87	+160  0	-310  -470	-170  -330	-	-80  -240	0  -160	+250  0	-170  -420	0  -250	+620  0	0  -620	+310  -310
Св. 40 до 50 вкл.																		+109  +70					-320  -480	-180  -340					-180  -430
Св. 50 до 65 вкл.	-10  -29	0  -19	+9,5  -9,5	+21  +2	+30  +10	+39  +20	+51  +32	+60  +41	-	+30  0	-30  -60	+15  -15	+83  +53	+46  0	-100  -146	-60  -106	0  -46	+133  +37	+74  0	-100  -174	-30  -104	+190  0	-340  -530	-190  -380	-	-100  -290	0  -190	+300  0	-190  -490	0  -300	+740  0	0  -740	+370  -370
Св. 65 до 80 вкл.								+62  +43					+89  +59					+148  +102					-360  -550	-200  -390					-200  -500
Св. 80 до 100 вкл.	-12 -34	0  -22	+11  -11	+25  +3	+35  +13	+45  +23	+59  +37	+73  +51	+93  +71	+35  0	-36  -71	+17  -17	+106  +71	+54  0	-120  -174	-72  -126	0  -54	+178  +124	+87  0	-120  -207	-36  -123	+220  0	-380  -600	-220  -440	-	-120  -340	0  -220	+350  0	-220  -570	0  -350	+870  0	0  -870	+435  -435
Св.100 до120 вкл.								+76  +54	+101  +79				+114  +79					+198  +144					-410  -630	-240  -460					-240  -590
Св.120 до140 вкл.	-14  -39	0  -25	+12,5  -12,5	+28  +3	+40  +15	+52  +27	+68  +43	-	+117  +92	+40  0	-43  -83	+20  -20	+132  +92	+63  0	-145  -208	-85  -148	0  -63	+233  +170	+100  0	-145  -245	-43  -143	+250  0	-460  -710	-260  -510	-	-145  -395	0  -250	+400  0	-260  -660	0  -400	+1000  0	0  -1000	+500  -500
Св.140 до160 вкл.									+125  +100				+140  +100					+253  +190					-520  -770	-280  -530					-280  -680
Св.160 до180 вкл.									+133  +108				+148  +108					+273  +210					-580  -830	-310  -560					-310  -710
Св.180 до200 вкл.	-15  -44	0  -29	+14,5  -14,5	+33  +4	+46  +17	+60  +31	+79  +50	-	+151  +122	+46  0	-50  -96	+23  -23	+168  +122	+72  0	-170  -242	-100  -172	0  -72	+308  +236	+115  0	-170  -285	-50  -165	+290  0	-660  -950	-	-240  -530	-170  -460	0  -290	+460  0	-340  -800	0  -460	+1150  0	0  -1150	+575  -575
Св.200 до225 вкл.									+159  +130				+176  +130					+330  +258					-740  -1030		-260  -550				-380  -840
Св.225 до250 вкл.									+169  +140				+186  +140					+356  +284					-820  -1110		-280  -570				-420  -880
Св.250 до280 вкл.	-17  -49	0  -32	+16  -16	+36  +4	+52  +20	+66  +34	+88  +56	-	+190  +158	+52  0	-56  -108	+26  -26	+210  +158	+81  0	-190  -271	-110  -191	0  -81	+396  +315	+130  0	-190  -320	-56  -186	+320  0	-920  -1240	-	-300  -620	-190  -510	0  -320	+520  0	-480  -1000	0  -520	+1300  0	0  -1300	+650  -650
Св.280 до315 вкл.									+202  +170				+222  +170					+431  +350					-1050  -1370		-330  -650				-540  -1060
Св.315 до355 вкл.	-18  -54	0  -36	+18  -18	+40  +4	+57  +21	+73  +37	+98  +62	-	+226  +190	+57  0	-62  -119	+28  -28	+247  +190	+89  0	-210  -299	-125  -214	0  -89	+479  +390	+140  0	-210  -350	-62  -202	+360  0	-1200  -1560	-	-360  -720	-210  -570	0  -360	+570  0	-600  -1170	0  -570	+1400  0	0  -1400	+700  -700
Св.355 до400 вкл.									+244  +208				+265  +208					+524  +435					-1350  -1710		-400  -760				-680  -1250
Св.400 до450 вкл.	-20  -60	0  -40	+20  -20	+45  +5	+63  +23	+80  +40	+108  +68	-	+272  +232	+63  0	-68  -131	+31  -31	+295  +232	+97  0	-230  -327	-135  -232	0  -97	+587  +490	+155  0	-230  -385	-68  -223	+400  0	-1500  -1900	-	-440  -840	-230  -630	0  -400	+630  0	-760  -1390	0  -630	+1550  0	0  -1550	+775  -775
Св.450 до500 вкл.									+292  +252				+315  +252					+637  +540					-1650  -2050		-480  -880				-840  -1470