Учебное пособие: Основы проектирования и конструирования

Пластмассы применяются в качестве заменителей дефицитных цветных металлов и сплавов при производстве электроаппаратуры, зубчатых колес, вкладышей, подтипов, вытяжных штампов и даже крупногабаритных изделий (кузова автомобилей и др.).

Основные виды пластмасс, имеющие промышленное значение, следующие: текстолит (содержащий ткань), гетинакс (содержащий бумагу), лигнофоль и дельтадревесина (содержащие, древесину), стеклопластики (со стекловолокнистым наполнителем), полиэтилен, полистирол, карболит, волокнит, различные полимеры и др.

Абразивные материалы. Абразивные материалы представляют собой большую группу неметаллических материалов высокой твердости, предназначенных для шлифовки, заточки и доводки инструмента, деталей и т. д. Из абразивных материалов изготовляются шлифовальные круги, шлифовальные шкурки, шлифовальные порошки, доводочные пасты и др.

Абразивные материалы бывают природные (алмаз, кварц, корунд, гранат) и искусственные (электрокорунд нормальный, электрокорунд титанистый, монокорунд, карбид кремния зеленый и черный, карбид бора, синтетические алмазы, кубический нитрид бора и др.). Чаще всего на машиностроительных заводах используют искусственные абразивные материалы.

Режущие свойства абразивных материалов зависят от их зернистости, твердости, рода связки и структуры.

Зернистость (размер зерна) абразивного материала по ГОСТ 3647-80 имеет следующие номера: 200, 160, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16, 12, 10, 8, 6, 5, 4, 3, М40, М20, М14, М10, М7, М5 в порядке уменьшения размера зерна. Номер зерна соответствует длине стороны ячейки сита в сотых долях миллиметра. В зависимости от размера зерна абразивные материалы разделяются на три группы: шлифзерна (№200 - 16), шлифпорошки (№12 - 3) и микропорошки (№ 40 - М5).

Абразивные материалы имеют высокую твердость и уступают по твердости только алмазу. Под твердостью абразивного круга понимают не твердость зерна, а прочность связки, ее способность удерживать шлифующие зерна при эксплуатации. Согласно ГОСТ 19202—80 различают следующую твердость абразивных кругов: мягкие (М1, М2,), среднемягкие (СМ1, СМ2), среднетвердые (СТ1, СТ2, СТЗ), твердые (Т1, Т2).

Абразивные зерна при изготовлении абразивных инструментов соединяются между собой связками: керамической (К), бакелитовой (Б), вулканитовой (В) и др.

Структура абразивного инструмента характеризуется объемным соотношением между зернами, связкой и порами. Абразивный инструмент имеет три структуры: плотную (№ 0 - 3), среднеплотную (№ 4 - 8) и открытую (№9 - 12).

Абразивная промышленность выпускает все необходимые для производства абразивы, причем электрокорунд составляет 75% от всего выпуска абразивов, он содержит 92 - 94% окиси алюминия. Электрокорунд обладает большой твердостью и вязкостью. Он бывает двух разновидностей: электрокорунд нормальный (Э-1А) и электрокорунд белый (ЭБ-2А). Тот и другой применяю для обработки сталей, чугуна, вязкой бронзы и т. д.

Для обработки твердых сплавов, серого чугуна, меди, алюминия и других металлов и сплавов, обладающих низким сопротивлением разрыву, применяют абразивные инструменты из карбида кремния двух марок: КЗ-6С (зеленый)| и КЧ-5С (черный).

Природные и искусственные (синтетические) алмазы Из всех абразивных материалов особое место занимают природные и искусственные (синтетические) алмазы. Твердость алмаза значительно превосходит твердость всех применяемых в промышленности инструментальных и абразивных материалов. Алмаз заслуженно называют «королем твердых тел».

Алмаз и технический прогресс неотделимы. Однако до недавних пор применение природных алмазов в промышленности ограничивалось их добычей. В настоящее время, несмотря на успешную разработку богатейших месторождений, добыча алмазов еще не может удовлетворять возрастающую потребность общества.

Поэтому наряду с природными алмазами все большее значение для техники приобретают искусственные (синтетические) алмазы. Синтетические алмазы при изготовлении из них алмазно-абразивного инструмента не только не уступают природным, но имеют перед ними значительные пре имущества - они дешевле и обладают большой работоспособностью. Синтетическому алмазу покоряются самые твердые труднообрабатываемые материалы: оптическое и техническое стекло, хрусталь, кварц, твердые сплавы, фарфор, корунд, мрамор, гранит, германий, кремний, различная керамика, бетон, огнеупоры и др.

В первую очередь синтетические алмазы получили широкое применение в инструментальном производстве для заточки и доводки твердосплавного металлорежущего инструмента, что повышает его стойкость в 2 - 3 раза, сокращает расход твердых сплавов в 1,5 - 2 раза, повышает класс шероховатости обрабатываемой поверхности.

Наиболее перспективными являются синтетические сверхтвердые материалы, созданные на базе поликристаллов алмаза (карбонадо, баллас) и кубического нитрида бора (эльбор-Р, композит, гексанит-Р).

Поликристаллы кубического нитрида бора превосходят по теплостойкости алмазы, быстрорежущую сталь, твердый сплав и минералокерамику. Сочетание таких уникальных физико-химических свойств позволяет применять эльбор-Р при обработке закаленных сталей, чугунов и различных труднообрабатываемых материалов. При этом достигается шероховатость поверхности 7 - 10-го классов, точность обработки 6 - 7-го квалитета.

Эльбор-Р применяется для изготовления резцов, зенкеров, фрез, шлифовальных и полировальных кругов и другого инструмента.

В нашей стране получили наибольшее распространение марки синтетических алмазов: АСО, АСР, АСВ.

АСО алмазные зерна обычной прочности. Используют для изготовления кругов на органической связке и применяют для чистовой заточки и доводки режущих инструментов.

АСР алмазные зерна повышенной прочности. Используют для изготовления кругов на органической, металлической и керамической связках и применяют для снятия больших припусков и предварительной заточки инструмента.

АСВ алмазные зерна особо высокой прочности. Используют для изготовления алмазных кругов на металлической связке, работающих в особо тяжелых условиях.

Алмазно-абразивный инструмент изготовляется на органи ческой, металлической, керамической, металло-гальванической, эластичной (резиновой) и других связках. Выбирают ее с учетом применяемой марки алмаза, обрабатываемого материала, вида и режима обработки.

Одной из важнейших характеристик алмазно-абразивного инструмента, определяющей его режущую способность, производительность и срок службы, является концентрация алмаза в инструменте. В нашей стране большее распространение получил инструмент с концентрацией алмаза 50, 100 и 150%. За 100%-ную концентрацию принимается содержание алмаза в алмазоносном слое, равное 25% его объема, что составляет 4,4 карата алмаза в 1 см3 (карат равен 0,2 г).

Из синтетических алмазов изготовляются резцы, шлифовальные круги, бруски, надфили, головки, шлифовальные шкурки и пасты.

Вспомогательные материалы. К вспомогательным материалам относятся смазочные, смазочно-охлаждающие жидкости, обтирочные материалы и др.

В качестве смазочных жидкостей применяют минеральные и синтетические масла. К охлаждающим жидкостям, которыми пользуются при обработке металлов резанием, относятся мыльная и содовая вода, масляные эмульсии и др.

Смазочными жидкостями обычно смазывают узлы машин и механизмов для уменьшения трения, а также для охлаждения в процессе работы режущими инструментами. При обработке резанием углеродистых и легированных сталей в качестве охлаждающих жидкостей используют эмульсии и реже растительные масла, а при нарезании резьбы - эмульсии, сульфофрезол и растительные масла.

Для удаления со станков мелкой стружки и масла, обтирания инструментов и обрабатываемых деталей применяются хлопчатобумажные концы и тряпки.

ЛЕКЦИЯ 8

План лекции

8.1. Взаимозаменяемость и стандартизация

8.1. Взаимозаменяемость и стандартизация

Взаимозаменяемость и стандартизация. Взаимозаменяемость как принцип конструирования и производства деталей предложен и реализован впервые в конце Х1Х в. в производстве винтовок. Она обеспечивает правильную сборку и замену при ремонте независимо изготовленных деталей и узлов без дополнительной их обработки с соблюдением требований качества и экономичности.

Взаимозаменяемость имеет народнохозяйственное значение, она позволяет повысить производительность сборки, удешевить производство изделий, обеспечить производство запасных частей и узкую специализацию производства, кооперирование производства и получить другие положительные эффекты.

Взаимозаменяемость деталей и узлов может быть полной и неполной (частичной). В последнем случае правильное соединение деталей и узлов обеспечивается лишь для части их, изготовленной с высокой (надлежащей) точностью. Другая часть деталей, изготовленная менее точно, собирается путем подбора, с использованием компенсаторов и различных технологических средств.

Для обеспечения взаимозаменяемости деталей, узлов и комплексов и упорядочения их производства в масштабах предприятия, отрасли, республики, страны, группы стран существуют стандарты: предприятия - СТП, отрасли - ОСТ, государственные-— ГОСТ, СЭВ - СТ СЭВ, международные - МС. Их соблюдение является обязательным на всех этапах производства, сбыта и эксплуатации изделий.

Размеры. Геометрические параметры деталей количественно оценивают размерами.

Размер - числовое значение линейной величины (диаметра, длины и т. д.) в выбранных единицах измерения. Размеры, проставляемые на чертежах деталей или соединений, называют номинальными.

Их получают из расчетов (на прочность, жесткость и т. д.) или принимают из конструктивных соображений. Для типизации технологических процессов, ограничения количества инструментов, типоразмеров деталей принятые номинальные размеры округляют до значений по ГОСТ 6636—69 «Нормальные линейные размеры».

Стандартом предусмотрены четыре ряда размеров Р5, Р10, Р20 и Р40 (в порядке убывающей предпочтительности), каждый из которых представляет геометрическую прогрессию со знаменателем, соответственно равным  1.6,  1.25,  1.12, 1.06 .

При изготовлении деталей действительный размер, т. е. размер, установленный измерением с допустимой погрешностью, может совпадать с номинальным размером лишь случайно, так как технологические погрешности (неточности изготовления инструментов, оборудования и т. д.) систематического и случайного характера вызывают неизбежные погрешности обработки и рассеяние размеров деталей.

Установлено, что для обеспечения правильной сборки (геометрической взаимозаменяемости) и нормальной работы детали могут иметь некоторое рассеяние размеров относительно номинальных значений.

Максимальный и минимальный размеры, между которыми может находиться действительный размер детали, называют, предельными размерами

На рис. 8.1 схематически показаны совмещенные по образующей цилиндрические валы (а) и отверстия (б) с номинальными предельными диаметрами. Обозначим их через Dmax и Dmin — для отверстия и dmax и dmin — для вала.

Алгебраическую разность между измеренным размером (действительным, предельным и др.) и соответствующим номинальным значением называют отклонением.

Действительное отклонение — алгебраическая разность между действительным и номинальным размерами; предельное отклонение алгебраическая разность между предельным и номинальным размерами.

Различают верхнее и нижнее отклонения:

для отверстия

ES = Dmax- d; EI = Dmin- d;

для вала

es = dmax - d; ei = dmin - d,

где d - номинальный диаметр.

Величины отклонений могут быть положительными и отрицательными. При схематическом изображении (рис. 8.1) они задаются относительно номинальных размеров, которые служат началом отсчета (положительные отклонения откладываются вверх, а отрицательные - вниз от нулевой линии). Для поверхностей сопряжения (соприкосновения) деталей номинальный размер может быть общим (например, для соосных сопряжений вала и ступицы). Экономически целесообразные отклонения размеров деталей определяются Единой системой допусков и посадок, установленной СТСЭВ 144—75.

Рис. 8.1. Предельные размеры отверстия и вала, определяющие поля допусков

Допуски. Разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами называют допуском, (рис. 8.1).

Допуск размера обозначают буквами IT, например допуск размера вала

IT=Ta = dmax — dmm = es — ei,

а допуск размера отверстия

IT=T0=Dmax-Dmin = ES-EI.

Поле допуска TD - поле, ограниченное верхним и нижним отклонениями, - определяется числовым значением допуска и его положением относительно номинального размера.

При графическом изображении поле допуска заключено между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему отклонениям относительно нулевой линии (рис. 8.1). Расположение поля допуска относительно нулевой линии принято обозначать буквой (или двумя буквами) латинского алфавита — прописной для отверстия и строчной для валов (например, Н5, F7, h8, jsS и т.д.).

При увеличении допуска на размер требования к точности снижаются и производство детали упрощается и удешевляется. При одном и том же допуске деталь большего размера изготовить сложнее, чем деталь меньшего размера. Поэтому размер допуска IT назначают от диаметра.

Величины верхнего и нижнего предельных отклонений указываются на чартежах тремя способами:

1) мелкими цифрами (мм) за номинальным размером; отклонения, равные нулю, не проставляются. Отклонения могут иметь одинаковые или разные знаки, например  , ,  .

2) условным обозначением поля допуска, состоящим из буквы и цифры, обозначающей квалитет, например 12G8, 20 hl0;

одновременным указанием поля допуска и цифровых значений отклонений.

Характер сопряжения — посадка двух соосных цилиндрических деталей (охватываемой — вала и охватывающей отверстия) зависит от их действительных размеров. Если диаметр отверстия больше диаметра вала, то в соединении между ними будет зазор (положительная разность диаметров), обеспечивающий свободное осевое и окружное перемещения одной детали относительно другой. Если размер отверстия меньше размера вала (отрицательная разность размеров), то в соединении образуется натяг..

Все посадки разделяют на три группы: с зазором, с натягом и переходные.

Посадка с зазором (подвижная посадка) характеризуется наличием зазора в соединении.

При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над по-

Все посадки разделяют на три группы: с зазором, с натягом и переходные.

Посадка с зазором (подвижная посадка) характеризуется наличием зазора в соединении.

При графическом изображении поле допуска отверстия расположено над полем допуска вала (рис. 8.2). К посадкам с зазором относятся также посадки, в которых нижняя граница поля допуска отверстия совпадает с верхней границей поля допуска вала. Эту посадку применяют в подвижных соединениях (подшипниках скольжения, а также соединениях, подвергаемых частой разборке и сборке). Наиболее часто употребляются посадки H9/f9, H7/f7, H7/g6, H8/h6 и др.

Посадка с натягом (неподвижная посадка) — посадка, в которой в сопряжении обеспечивается натяг (поле допуска отверстия расположено под полем допуска вала, см. рис. 8.2).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11