2.1. Базирование корпусных деталей при механической обработке, структура технологического процесса при обработке корпусных деталей.
Служебное назначение и конструктивное исполнение
Корпусные детали в сборочных единицах являются базовыми или несущими элементами, предназначенными для монтажа на них других деталей и сборочных единиц. Таким образом, при конструировании и изготовлении корпусных деталей необходимо обеспечить требуемую точность размеров, формы и расположения поверхностей, а также прочность, жесткость, виброустойчивость, сопротивление деформациям при изменении температуры, герметичность, удобство монтажа конструкции.
В конструктивном отношении корпусные детали можно разделить пять основных групп:
Рис. 2.1 Классификация корпусных деталей
а - коробчатого типа - неразъемные и разъемные; б - с гладкими внутренними цилиндрическими поверхностями; в - со сложной пространственной геометрической формой; г - с направляющими поверхностями; д - типа кронштейнов, угольников
Первая группа - корпусные детали коробчатой формы в виде параллелепипеда, габариты которого имеют одинаковый порядок. К этой группе относятся корпуса редукторов, коробки скоростей металлорежущих станков, шпиндельные бабки и пр., которые предназначены для установки подшипниковых узлов.
Вторая группа - корпусные детали с внутренними цилиндрическими поверхностями, протяженность которых превышает их диамтральные размеры. К этой группе относятся блоки цилиндров двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, корпуса пневмо- и гидроаппаратуры: цилиндров, золотников и пр. Здесь внутренние цилиндрические поверхности являются направляющими для перемещения поршня или плунжера.
Третья группа - корпусные детали сложной пространственной формы. К этой группе относятся корпуса паровых и газовых турбин, арматуры водо- и газопроводов: вентилей, тройников, коллекторов и пр. Конфигурация этих деталей формирует потоки жидкости или газа.
Четвертая группа - корпусные детали с направляющими поверхностями. К этой группе относятся столы, каретки, суппорты, ползуны и пр., которые в процессе работы совершают возвратно-поступательное или вращательные движения.
Пятая группа - корпусные детали типа кронштейнов, угольников, стоек и пр., которые выполняют функции дополнительных опор.
Элементами корпусных деталей являются плоские, фасонные, цилиндрические и другие поверхности, которые могут быть обрабатываемыми или необрабатываемыми. Плоские поверхности в основном обрабатываются и служат для присоединения по ним других деталей и узлов или самих корпусных деталей к другим изделиям. При механической обработке эти поверхности являются технологическими базами. Фасонные поверхности, как правило, не обрабатываются. Конфигурация этих поверхностей определена их служебным назначением.
Цилиндрические поверхности в виде отверстий делятся на основные и вспомогательные отверстия. Основные отверстия являются посадочными поверхностями для тел вращения: подшипников, осей и валов. Вспомогательные отверстия предназначены для монтажа болтов, маслоуказателей и пр. Они бывают гладкими и резьбовыми. Эти поверхности также могут быть базами при механической обработке.
Требования к точности
В зависимости от назначения и конструктивного исполнения к корпусным деталям предъявляют следующие требования к точности изготовления.
1 . Точность геометрической формы плоских поверхностей . В данном случае регламентируются отклонения от прямолинейности и плоскостности поверхности на определенной длине или в пределах ее габаритов.
2. Точность относительного расположения плоских поверхностей .
В данном случае регламентируются отклонения от параллельности, перпендикулярности и отклонение наклона.
3. Точность диаметральных размеров и геометрической формы отверстий . Точность основных отверстий, предназначенных, в основном, для посадки подшипников. Отклонения геометрической формы отверстий от цилиндричности, крутости и профиля продольного сечения: конусообразности, бочкообразности и седлообразности.
4. Точность расположения осей отверстий .
Отклонения от параллельности и перпендикулярности осей главных отверстий относительно плоских поверхностей. Отклонения от параллельности и перпендикулярности оси одного отверстия относительно оси другого составляют.
Шероховатость плоских базирующих поверхностей составляет 0,63- 2,5 мкм, а шероховатость поверхностей главных отверстий 0,16 - 1,25 мкм, а для ответственных деталей - не более 0,08 мкм.
Приведенные требования к точности корпусных деталей являются усредненными. Точное их значение устанавливается отдельно в каждом конкретном случае.
Методы получения заготовок и материалы
Основными методами получения заготовок для корпусных деталей являются литьё и сварка. Литые заготовки получают литьем в песчано-глинистые формы, в кокиль, под давлением, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям.
Сварные заготовки для корпусных деталей применяют в мелкосерийном производстве, когда использование литья из-за высокой стоимости оснастки нецелесообразно. Кроме того, рекомендуется применять сварные конструкции для деталей, на которые действуют ударные нагрузки.
Базирование корпусных деталей при механической обработке
Основными принципами базирования являются принцип совмещения и принцип постоянства баз.
Первый принцип заключается в совмещении при механической обработке технологической базы с конструкторской и измерительной базами.
Суть второго принципа заключается в использовании одних и тех же баз на всех или большинстве операций технологического процесса. На первых операциях базирование осуществляется по необработанным (черным) поверхностям, которые называются черновыми базами. Поверхности обработанные на этих операциях используются затем как чистовые базы. Поверхности для чистовых баз необходимо выбирать так, чтобы соблюдались вышеуказанные принципы.
Базирование призматических деталей с отверстиями по обработанным поверхностям (чистовым базам) осуществляется двумя способами: по трем взаимно перпендикулярным поверхностям, но плоскости и двум отверстиям па этой плоскости (рис. 2.2, а; б).
Рис. 2.2 Схемы базирования корпусных деталей
а – по трем взаимно перпендикулярным плоскостям; б – по плоскости и двум вспомогательным отверстиям; в – по плоскости, основному и вспомогательному отверстию; г – установочные пальцы: ромбический и цилиндрический
В первом случае на первых операциях обрабатываются три взаимно перпендикулярные плоскости. Во втором случае обрабатываются плоскость и два отверстия на ней, причем эти отверстия обрабатываются более точно, чем остальные. В качестве установочных элементов для отверстий используются два пальца: цилиндрический и ромбический (срезанный) (рис. 2.2, г).
Для корпусных деталей с фланцами в качестве баз используют торец фланца, центральное основное, отверстие или выточку на торце и вспомогательное отверстие на фланце (рис. 2.2, в).
Если надо снимать равномерный припуск на сторону при обработке основных отверстий, то в качестве черновых баз для обработки плоскости и двух вспомогательных отверстий используют основные отверстия. В эти отверстия, еще необработанные, вставляют конические или самоцентрирующие оправки. Еще одной базой является боковая плоскость заготовки (рис. 2.3, а).
При обработке основных отверстий, чтобы выдержать одинаковое расстояние от осей этих отверстий до внутренних стенок корпуса, базирование осуществляют по внутренним стенкам (рис. 2.3, б). Базированием по внутренним "поверхностям обеспечивается также заданная толщина стенки при обработке ее снаружи. Применение самоцентрирующих устройств исключает образование разностенности.
Если конфигурация детали не позволяет надежно её установить и закрепить, то обработку целесообразно вести в приспособлении-спутнике. При установке заготовки в спутнике используются черновые или искусственные базы, причем заготовка обрабатывается на различных операциях при постоянной установке в приспособлении, но положение приспособления на разных операциях меняется.
Структура технологического процесса при обработке корпусных деталей
Структура технологического процесса обработки корпусной детали зависит от ее конструктивного исполнения, геометрической формы, размеров, массы, метода получения технических требований к ней, оснащенности производствам методов его работы. В то же время структура технологического процесса обработки корпусных деталей, как и любых других, имеет общие закономерности. Эти закономерности относятся к определению последовательности обработки поверхностей в соответствии с намеченными технологическими базами, к определению необходимого числа переходов по обработке поверхностей, к выбору оборудования и пр. Независимо от вышеуказанных особенностей корпусной детали технологический процесс ее обработки включает следующие основные операции:
Черновая и чистовая обработка плоских поверхностей, плоскости и двух отверстий или других поверхностей, используемых в дальнейшем в качестве технологических баз; - черновая и чистовая обработка других плоских поверхностей;
Черновая и чистовая обработка основных отверстий;
Обработка вспомогательных отверстий - гладких и резьбовых;
- отделочная обработка плоских поверхностей и основных отверстий;
Контроль точности обработанной детали.
Кроме того, между этапами черновой и чистовой обработки может быть предусмотрено естественное или искусственное старение для снятия внутренних напряжений.
Стало известно, что новое поколение Nissan Qashqai может получить электрическую версию автомобиля. Инженеры автомобильной промышленности регулярно представляют новые технологии и устройства для обеспечения большей безопасности, комфорта или хотя бы для развлечения водителей. Рассказываем о разработках будущего, которые тестируются на дорогах сегодня.
Автомобили
с функцией автопилота
Последние 5 лет все ведущие мировые автопроизводители разрабатывают автономные автомобили. Ford концепт-кар, способный самостоятельно парковаться. Audi, BMW, Nissan, Honda, GM и Mercedes регулярно отчитываются о том, что их прототипы беспилотных авто проделывают в рамках тестирования тысячи миль. Volvo показала в Гетеборге свою модель, которая благодаря датчикам, GPS и другим технологиям практически исключает попадание в ДТП. Недавно и Toyota объявила о вступлении в ряды разработчиков «селф-драйвинг» авто, а Tesla Motors сделала , что покажет свой первый «беспилотник» через три года.
«Гуглмобиль»
в действии
Одним из лидеров отрасли считается Google. Система компании использует информацию, собранную сервисом Google Street View, видеокамеры, датчик LIDAR, установленный на крыше, радары в передней части авто и датчик, подключенный к одному из задних колёс.
демонстрация работы датчика lidar,
который используется в системе автомобилей google
Большинство компаний говорят, что для автолюбителей такие авто станут доступными к 2020 году. Что изменится с их появлением? Прежде всего, роботизированные машины будут спасать жизни. Компьютер, сменивший за рулём человека, сможет одновременно отслеживать все объекты на дороге и мгновенно реагировать на аварийные ситуации. Но готовы ли люди полностью доверить контроль машине?
Брайан Реймер
Эксперт по транспорту из Массачусетского технологического института
«Люди могут смириться и справиться с людьми, которые делают ошибки, но мы не умеем мириться с ошибками роботов, - сказал эксперт по транспорту Брайан Реймер из Массачусетского технологического института. - Сколько людей согласились бы попасть на самолёт без пилота, даже если известно, что половину времени пилоты сидят в кабине без дела, просто наблюдая за автоматикой?»
То, что водитель-компьютер безопаснее водителя-человека, должно быть доказано в тысячах инстанций, прежде чем законодатели дадут полную свободу транспорту на автопилоте. На данный момент подобные автомобили разрешено тестировать на дорогах общего пользования законодательством Японии и трёх штатов США (Калифорнии, Флориды и Невады) . Ожидается, что до конца года в этом списке окажется и Великобритания.
Кузовные панели, накапливающие энергию
Exxon Mobil прогнозирует, что к 2040 году половина всех новых автомобилей, которые сойдут с конвейера, будут гибридными. Однако у гибридных авто есть одна проблема: аккумуляторы, энергия которых используется для работы электродвигателя, очень громоздкие и тяжёлые, даже при учёте нынешнего развития литий-ионных батарей.
В Европе группа из девяти автопроизводителей в настоящее время испытывает кузовные панели, которые могут накапливать энергию и заряд быстрее, чем обычные батареи. Они изготавливаются из полимерного углеродного волокна и смолы, и они прочные, но гибкие. Благодаря разработке вес автомобилей может снизиться на 15 %.
Смарт-часы Nissan
Хотите, чтобы в вашем автомобиле кнопка открывания багажника была перенесена из неудобного места под руку, а сиденье двигалось вперед еще на пару сантиметров?
Раньше такое было невозможно - автозаводы очень долго реагировали на желания покупателей. А то и не обращали внимания на просьбы, так как для их выполнения пришлось бы перестраивать весь рабочий процесс.
Однако конструирование машин под индивидуальные потребности заказчиков уже не вчерашний, а сегодняшний день. В автомобильной промышленности все активнее применяется компьютерное моделирование и виртуальные испытания вместо бумажного проектирования и создания физических прототипов, все - от отдельной детали до автомобиля в целом - создается на экране монитора.
Корреспондент "Российской газеты" на собственном опыте убедился в том, что за новыми технологиями для управления жизненным циклом изделия - будущее. И оно уже здесь. Производство гоночных машин для Формулы 1 - один из ярких примеров использования цифровых технологий в автопроме.
Штаб-квартира Red Bull Racing расположена в небольшом английском городке Милтон-Кейнс, где в нескольких корпусах сосредоточены проектный офис, испытательные стенды и производство деталей для болидов.
Снимать на заводе, кстати говоря, было нельзя - многие технологии секретны и даже во время экскурсии скрыты за зеркальными окнами офисных помещений. Даже двери открываются с помощью сканера отпечатков пальцев. Зато можно было спрашивать!
И узнать, например, что в команде работает 700 человек. Что в этом сезоне почти каждые две недели на гонку отправляется около 60 человек и 40 тонн груза. Каждый год, по сути, создается новый болид. Он состоит из 7000 уникальных деталей, при этом за сезон разрабатывается и вносится до 30000 изменений конструкции, а от идеи до рабочего экземпляра проходит всего 5 месяцев.
Сразу возникает вопрос - каким образом достигается такая оперативность? И вот тут как раз наступает время поговорить о цифровом производстве. Например - покраска. Знаете ли вы, что нанесение надписей на корпус болида приводит к тому, что он становится менее обтекаемым, возникают микрозавихрения воздуха, которые снижают скорость и увеличивают расход топлива? Так вот - есть технологии, позволяющие и надпись сделать и "заполировать" ее так, что даже лишнего грамма бензина не израсходуется. И еще один нюанс, связанный с покраской - специалисты Red Bull Racing с помощью программных продуктов Siemens, например, выяснили, что матовая или глянцевая покраска болида, как говорится, на скорость не влияют.
"Старые произведенные процессы недостаточно эффективны, они не справляются с растущей сложностью изделия, и его персонификацией под индивидуальные требования заказчика", - говорит Ян Ларссон, директор направления отраслевого и продуктового маркетинга компании Siemens PLM Software. И продолжает: для этого необходимо сначала создать цифровую модель изделия - от болта до конечного изделия - машины. Нужно организовать процесс сбора отзывов покупателей и оперативной обратной связи с ними.
И в целом использование программных продуктов цифрового производства не так уж и дорого. "Для предприятия малого бизнеса стоимость не превысит нескольких тысяч долларов. Конечно, внедрение цифровых технологий на крупном производстве обойдется дороже, но выигрыш - в повышении его эффективности, реакции на необходимые изменения покроет все затраты", - рассказал Ян Ларссон.
В разговоре с корреспондентом "РГ" он конкретизировал: многие российские предприятия, выпускающие сложную наукоемкую продукцию, активно используют цифровые технологии. В их числе предприятия авиастроения, энергетического машиностроения, автомобилестроения.
При этом параллельная коллективная работа конструкторов и технологов в виртуальной среде позволяет разрабатывать управляющие программы одновременно с тем, как идет проектирование детали. Это максимально сокращает сроки изготовления.
И позволяет быстро внедрять совершенно новые технологии, которые пока работают в автоспорте, но вполне возможно - скоро окажутся и на классических автомобильных производствах.
Есть мнение, что каждые несколько минут трём людям на планете приходит в голову одна и та же идея. Одни даже не задумываются над ней, другие решают, что она слишком сложна и недостижима, а третьи берут и доводят её до реализации. Именно благодаря таким «третьим», на свете и появляются новые технологи, и совершаются грандиозные открытия.
В сфере автомобильной промышленности без нововведений не обойтись. Мировые производители стараются сделать свою продукцию более качественной, эксклюзивной. Автомобили становятся всё быстрее, мощнее, легче, безопаснее и «умнее». На смену механике и человеку приходят компютеры-автоматы. Последние годы большинство нововведений, так или иначе, нацелены на наибольшую экономичность и экологическую безопасность.
Постепенно всё большую популярность приобретают автомобили гибриды. В этих машинах для работы используются два вида источников энергии. Чаще всего это обычный двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель или двигатель, работающий за счёт сжатого воздуха. Изобретение такого вида автомобилей позволило обеспечить значительную экономичность. Последняя была достигнута путём установки топливного двигателя с меньшей мощностью, полной его остановкой в режиме холостого хода, а так же меньшим количеством необходимых дозаправок топливом и, как следствие, потерей времени на автозаправочных станциях. Эти же особенности гибридных автомобилей обуславливают и их большую, в сравнении с обычными автомобилями, экологичность – меньше вредных выбросов, реже, чем в электромобилях необходимость в новом аккумуляторе и утилизации старого.
Но помимо новшеств в энергетических источниках, активно разрабатываются новые материалы для изготовления деталей автомобилей. Так, американская компания разрабатывает новейший биопластик, на 100% состоящий из растительных компонентов, а именно – из волокон кожуры томатов, остающейся при производстве томатного кетчупа. Для этих целей производители автомобилей планируют оформить договорённость с компанией по производству кетчупов Heinz. Последние, в свою очередь, перерабатывают порядка двух миллионов тонн томатов в год для своей продукции. Представители компании Ford сообщили, что намереваются делать из нового пластика детали отделки и крепежи для проводов. Стоит заметить, что на сегодняшний день автомобильная компания уже использует растительные материалы в своём производстве, например, такие как шелуха риса или кокосовая скорлупа.
Японские производители автомобилей Маzda так же работают над производством нового вида пластика на основе растительного сырья. Основная идея заключается в том, что детали кузова, сделанные из данного пластика, не будут нуждаться в дополнительном нанесении эмали. Детали из изначально покрашенного пластического материала обладают глубоким и устойчивым цветом и совершенно зеркальной поверхностью. Помимо этого, царапины на таком материале будут практически не видны. Новинку планируется начать использовать в 2015 году для последней модели .
Немецкие специалисты компании так же не отстают и предлагают использовать для производства кузовных деталей бумажные отходы. В качестве примера они продемонстрировали экспериментальную деталь капота, выполненную из трёхслойного материала, в котором внешние слои – это композитный материал, а внутренний слой выполнен из прессованного картона. Производство автомобильных деталей из предложенного материала не только явится решением вопроса лёгкости и экономичности конструкции, но и окажет благотворительное влияние на проблему утилизации отходов и безопасности пешеходов – значительно более легкая конструкция при столкновении нанесет меньшие травмы, нежели использующаяся сейчас.
