Последовательность технологического проектирования. Основные этапы проектирования технологических процессов механической обработки Порядок и последовательность проектирования технологических процессов

Разработка ТП в общем случае включает следующие основные этапы:

– анализ исходных данных для разработки ТП;

– выбор действующего типового и группового ТП, а при их отсутствии –поиск аналога единичного ТП;

– выбор заготовки и методов ее получения;

– выбор технологических баз;

– разработка маршрута обработки;

– разработка операций ТП;

– нормирование ТП;

– разработка мероприятий по технике безопасности;

– экономическая оценка разработанного ТП;

–оформление технологической документации.

При анализе исходной информации изучается краткое служебное назначение изделия, рабочие чертежи, технические условия на изготовление и приемку изделия, годовой объем выпуска изделия.

При анализе изучаются назначение и функции детали в изделии, наличие в рабочем чертеже всех данных, необходимых для изготовления и контроля деталей. Производится технологический контроль конструкторской документации. Технологичность конструкции оценивается с точки зрения технологии изготовления.

Рассматривается обоснованность требований по точности и шероховатости поверхностей, выявляются возможности тех или иных изменений, не влияющих на качество детали, но упрощающих процесс ее изготовления, обеспечивая возможность применение прогрессивных методов и режимов обработки.

На этапе выбора ТП на основании конструкторской документации и технологического классификатора формируется технологический код детали с последующим ее отнесением по данному коду к действующему типовому, групповому или единичному ТП.

Выбор технологических баз является ответственным этапом разработки ТП и определяется конструктивной сложностью детали и методами ее обработки.

В зависимости от конструкции детали возможны следующие варианты базирования:

– заготовка устанавливается на необработанные поверхности (черновые базы) и при одной установке производится ее полная обработка (детали простой формы, обрабатываемые на автоматах, агрегатных станках, приспособлениях – спутниках, на станках с ЧПУ);

– детали базируются на обработанные поверхности (чистовые базы). Данные поверхности были обработаны на предшествующих операциях с базированием по черновым базам;

– базирование производится на последовательно сменяемых чистовых базах.

В зависимости от особенностей конструкции детали и условий обработки могут применяться и другие варианты базирования.

При выборе технологических баз необходимо обеспечивать принцип совмещения баз, когда погрешность базирования равна нулю, что обеспечивает повышенную точность обработки. Обеспечение принципа постоянства баз дает возможность повышения точности взаимного расположения поверхностей. Базирование может производиться с учетом удобства установки и снятия заготовки, подвода режущего инструмента.

При выборе варианта получения заготовки исходят из технологических свойств материала заготовки (литейные свойства, пластические деформации при обработке давлением), размеров и формы заготовки, требований по точности, шероховатости и качеству поверхности заготовки, годового объема выпуска и типа производства. Выбранный вариант должен обеспечивать наименьшую себестоимость изготовления готовой детали. Выбор варианта получения заготовки и его обоснование производится на основании расчета технико-экономических показателей.

Одновременно с выбором технологических баз разрабатывается маршрут обработки поверхностей заготовки. В соответствии с рабочим чертежом и выбранной заготовкой по заданному квалитету точности и шероховатости детали выбирается один или несколько методов окончательной обработки детали. Решение данной задачи облегчается при использовании технологических параметров различных методов обработки. Исходя из принятой заготовки, устанавливают первоначальный метод обработки. При недостаточной точности заготовки предусматривается черновая обработка, а при высокой точности – сразу чистовая, а иногда и отделочная обработка. Зная первоначальный и конечный методы обработки, производят выбор промежуточных методов обработки, при этом каждый последующий метод точнее предыдущего при черновой обработке на 1-3 квалитета точности, при чистовой – на 1-2 квалитета точности. При обработке чугунов и цветных сплавов точность обработки повышается на один квалитет по сравнению с обработкой стальных заготовок в аналогичных условиях. Исходя из вышесказанного, необходимо обеспечивать требуемую точность наиболее экономичным путем.

Выбор методов обработки и количества операций устанавливается из следующих соображений:

– требования к качеству готовой детали (по точности и шероховатости);

– требования к качеству исходной заготовки;

– требуемой точности обработки каждой из поверхностей заготовки;

– количества обрабатываемых поверхностей заготовки и их взаимное расположение (соосно, на одной или нескольких сторонах);

– точности выбираемых технологических систем для окончательной обработки детали.

На основании выше изложенного необходимо выбирать такие методы обработки каждой из поверхностей заготовки, которые обеспечивают заданное качество при наименьшей себестоимости.

При выборе метода обработки желательно, чтобы все или большинство поверхностей заготовки обрабатывались бы одним методом, что позволяет совместить во времени максимальное количество переходов, сократить потребное количество оборудования, уменьшить себестоимость и трудоемкость изготовления.

Разработанный маршрут обработки дает общий план обработки поверхностей заготовки, намечает содержание операций, устанавливает тип оборудования. На основании маршрута, выбора операции и методов обработки определяются припуски и промежуточные размеры на обработку опытно-статистическим или расчетно-аналитическим методом.

При разработке операций технологического процесса уточняется их содержание, намеченное при разработке маршрута, определяется последовательность выполнения переходов, возможность их совмещения во времени, уточняется тип оборудования, инструмента, оснастки, выбираются режимы резания.

Проектирование операций может производиться по принципу концентрации или дифференциации технологических переходов. При проектировании по принципу концентрации технологический процесс состоит из небольшого количества операций, сложных по своей структуре. При данном методе сокращается потребное количество оборудования, оснастки, рабочих, сокращается цикл изготовления изделия. При проектировании по принципу дифференциации технологический процесс характеризуется большей гибкостью при переходе с обработки одного изделия на другое, характеризуется более простым оборудованием и оснасткой, сокращается цикл разработки изделия, но увеличивается межоперационное транспортирование и межоперационные заделы, увеличивается производительный цикл.

По количеству обрабатываемых заготовок схемы операций подразделяются на одноместные и многоместные, по количеству используемых инструментов – на одно- и многоинструментальные. При этом обработка заготовок и выполнение переходов может производиться последовательно, параллельно, параллельно-последовательно.

Рассмотрим различные схемы операций, приведенные на рис. 85

а – одноместная последовательная; б – одноместная последовательная многоинструментальная; в – одноместная многоинструментальная параллельная;

г – одноместная многоинструментальная параллелноследовательная;

д – многоместная одноинструментальная последовательная; е – параллельная многоместная многоинструментальная; ж – многоместная параллельно-последовательная одноинструментальная; з – многоместная параллельно-последовательная одноинструментальная

Рисунок 85

При проектировании операции разрабатывается схема наладки станка, определяются настроечные размеры, разрабатывается план размещения инструмента в суппортах и резцовых головках по переходам, предусматривается возможность одновременной работы всех инструментов; при этом необходимо предусматривать, чтобы силы резания при работе различных инструментов компенсировались.

На выбор типа оборудования оказывает влияние степень концентрации переходов. При высокой концентрации предпочтительны модели многосуппортовых и многошпиндельных станков с большим циклом автоматизации рабочих органов (многооперационные и комбинированные станки, станки с ЧПУ). В случае необходимости выдается задание на проектирование нового оборудования.

Выбор режущего инструмента производится по принятому методу обработки и промежуточным припускам и размерам на обработку, а так же расчетом по силе резания.

На этапе нормирования производится расчет норм времени с указанием разряда работы, определяются нормы расхода материалов.

Разработка мероприятий по технике безопасности производится на основе стандартов и инструкций.

Расчет экономической эффективности производится на основе методики экономической оценки и сравнения разработанных вариантов технологических процессов.

Разработанный технологический процесс оформляется в соответствии с требованиями ЕСТД. Разработанная технологическая документация подвергается нормоконтролю и согласованию с заинтересованными службами. Последовательность разработки ТП и их содержание определяются конкретными условиями производства в соответствии со стандартом предприятия.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЙ ПРОГРЕСС

ВВЕДЕНИЕ

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ИННОВАЦИИ

Сегодня важнейшими проблемами народного хозяйства России являются: улучшение качественных характеристик производимой промышленной продукции, снижение ее себестоимости и повышение производительности труда, значительное расширение масштабов технического перевооружения действующих предприятий, оснащение их новой высокоэффективной техникой, внедрение прогрессивной технологии и современных методов управления.

Снижение материалоемкости, повышение эффективности использования материальных ресурсов, применение прогрессивных материалов – одна из наиболее актуальных задач промышленного производства. Создание и освоение новых материалов с высокими эксплуатационными характеристиками и стабильностью физико-механических свойств во времени позволит разработать принципиально новые образцы товаров широкого потребления и повышенного спроса, определяющих экономическое положение соответствующей отрасли и страны в целом..

Внедрение высокопроизводительного и прецизионного оборудования, качественно новых технологических процессов, базирующихся на инновационном принципе, – основной путь наращивания промышленных мощностей современного производства. Такое оборудование и процессы должны широко использоваться при изготовлении наукоемкой продукции, соответствующей лучшим мировым образцам и пользующейся повышенным спросом на мировом рынке.

Концепций и прогнозов, касающихся будущего России в ХХ1 веке, к его началу выдвинуто предостаточно. Подходы и мнения в них звучат самые разные. Некоторые из западных стран придерживаются точки зрения, которую высказал в одном из своих выступлений бывший премьер-министр Великобритании Джон Мейджор. Говоря о будущем России, он предрек ей роль кладовой ресурсов для нужд Запада, прибавив, что для этого хватит 40-50 миллионов населœения. В случае если принять логику такого прогноза, то порожденная транснациональными корпорациями финансовая элита͵ которая, и правит миром, фактически уже сделала за Россию выбор – «кочегарка» и «прихожая». Но тогда этой самой элите придется приписать ряд довольно парадоксальных качеств – недальновидность, нерасчетливость, склонность к порождению очагов напряженности. Провоцируя нестабильность, уязвляя гордыню всœе еще ядерной державы, мировая финансовая элита͵ если таковая и существует, выглядит уж слишком отчаянной и злокозненной.

Альтернативный сценарий основан на так называемой стратегии экономического роста. В ее фундаменте – ставка на активизацию конкурентных преимуществ российской экономики. Их оказывается восœемь:

1. Уровень образования совместно с ориентацией на коллективизм;

2. Природные ресурсы;

3. Территория и емкий внутренний рынок;

4. Дешевая и достаточно квалифицированная рабочая сила;

5. Научно-промышленный потенциал;

6. Научные школы и конкурентоспособные технологии;

7. Свободные производственные мощности,

8. Опыт экспорта высокотехнологичной продукции и производственная кооперация.

Для реализации всœех этих преимуществ, разумеется, должна быть продумана система экономических и административных мер. Расчеты уже в среднесрочной перспективе обещают устойчивый экономический рост не менее чем на 7% в год, общее увеличение инвестиций – по меньшей мере на 15% в год, а в наукоемкую промышленность и новые технологии – до 30%. Инфляция также будет ограничена 30% в год…

Главные надежды многие специалисты прямо возлагают на реализацию научно-промышленного потенциала страны. У России, располагающей 12% ученых мира, собственно, и нет другой серьезной альтернативы. На сырье, даже имея 28% мировых запасов, приемлемого подъема экономики достигнуть невозможно. По прогнозам, его потребление к 2015 году возрастет всœего в 2 раза, а мы уже сейчас по внутреннему валовому продукту на душу населœения (ВВП) отстаем от развитых стран примерно в 10 раз. Зато объем мирового рынка наукоемкой продукции сегодня составляет 2 трлн. 500 млрд. долларов (доля России – 0,3%). К 2015 году он достигнет примерно 4 трлн. долл. Даже десятая часть этой суммы примерно на порядок превышает потенциальный российский нефте-газовый экспорт. С другой стороны, шансы раскрутить инновационный процесс в национальном масштабе, отпустив инфляцию до 30% в год, представляются проблематичными. Из мирового опыта известно (Аргентина), что это предельный уровень, выше которого инфляция становится главным препятствием экономического роста.

По всœем основным показателям страна имеет ту же промышленную инфраструктуру, что и западные страны. И лишь по развитию технологической среды (системы обеспечения качества, стандарты, автоматизация разработок, компьютеризация производства и т.д.) мы очень сильно от них отстаем. Уровень развития технологической инфраструктуры - ϶ᴛᴏ и есть своего рода водораздел между индустриальными и постиндустриальными странами. Его-то и надлежит России преодолеть.

Насколько серьезно мы отстаем в данном отношении? Цифры говорят сами за себя. В 2008 ᴦ. каждый занятый в российской экономике вносил в ВВП страны вклад в размере 16,1 тысячи долларов. Сравним: в ЮАР данный показатель составлял 38,1 тысячи, во Франции – 59,4 тыс., в США – 74,6 тыс., в Люксембурге – 110 тысяч. Почему так происходит? Откуда такая разница? С одной стороны, в развитых странах предприятия производят более качественную и сложную продукцию, чем в России. Она продается дороже и содержит намного большую добавленную стоимость. С другой стороны, намного более совершенное техническое вооружение западных предприятий обеспечивает большую эффективность труда и позволяет выпускать большее количество готовой продукции.

Для примера возьмем две автомобильные компании, в которых занято равное число работников: АвтоВАЗ – 106 тыс. человек и BMW – 107 тыс. АвтоВАЗ выпускает в год в среднем 734 тысячи автомобилей общей стоимостью 6,1 млрд долларов, BMW – 1,54 млн машин на 78,9 млрд. То есть в «натуральном» выражении производительность на АвтоВАЗе меньше в 2 раза, а в стоимостном – более чем в 13 раз.

Анализ мирового рынка показывает: производство наукоемкой продукции обеспечивают всœего порядка 50 макротехнологий (макротехнология представляет собой совокупность знаний и производственных возможностей для выпуска на мировой рынок конкретных изделий – самолетов, реакторов, судов, материалов, компьютерных программ и т.п.). Семь наиболее развитых стран, обладая 46 макротехнологиями, держат 80% этого рынка. США ежегодно получают от экспорта наукоемкой продукции около 700 млрд. долл., Германия – 530, Япония –400. По 16 макротехнологиям прогноз на перспективу уже сделан (см. таблицу).

Рынок макротехнологий (в млрд.долл.)

2010 ᴦ. 2015 ᴦ.

Авиационные технологии 18-22 28

Космические технологии 4 8

Ядерные технологии 6 10

Судостроение 4 10

Автомобилестроение 2 6-8

Транспортное машиностроение 4 8-12

Химическое машиностроение 3 8-10

Спецметаллургия. Спецхимия.

Новые материалы 12 14-18

Технология нефтедобычи и переработки 8 14-22

Технология газодобычи и транспортировки 7 21-28

Энергетическое машиностроение 4 12-14

Технология промышленного

оборудования. Станкостроение 3 8-10

Микро- и радиоэлектронные технологии 4 7-9

Компьютерные и информационные

технологии 4,6 7,8

Коммуникация, связь 3,8 12

Биотехнологии 6 10

Всего 94-98 144-180

На мировом рынке происходит жесточайшая конкуренция. Так, за последние 7-10 лет США потеряли 8 макротехнологий и, соответственно, их рынки. В результате получили дефицит платежеспособного спроса в 200 млрд. долл. Причина этого в том, что примерно 15 лет назад европейцы сформировали общую программу с целью отвоевать часть рынка у США и Японии. Под нее были перестроены технологии, проведены фундаментальные исследования, реструктурирована промышленность.

Сейчас аналогичную целœевую атаку предпринимает европейский авиационный консорциум. Его эксперты определили возможность отвоевать 25% рынка тяжелых самолетов (300 млрд. долл.). Была сформирована соответствующая международная программа. Даже конкурентов-американцев в нее вовлекли, скупая их фирмы. России предложили создать совместный научный центр, заключили контракты с нашими заводами. В целом 20% от всœего объема программы стали российскими. Словом, история этого крупнейшего транснационального проекта четко свидетельствует: при распределœении заказов решающей, прежде всœего, оказывается деловая целœесообразность.

По оценке наших специалистов за рынок 10-15 макротехнологий из тех 50, что определяют потенциал развитых стран, Россия вполне способна побороться. Выбор макротехнологических приоритетов в нашей стране должен осуществляться на совершенно новом для нас принципе. Поддержка десятков приоритетных научно-технических программ по всœему фронту мыслимых исследований совершенно бесперспективна. Этого сегодня не может себе позволить даже самая богатая страна. Для присвоения той или иной макротехнологии статуса приоритетной для нашей страны предлагается сопостовлять затраты на формирование по ней базы знаний (полной или достаточной) и возможный эффект от реализации конкурентной продукции, созданной на ее основе.

По каждой приоритетной макротехнологии формируются федеральные целœевые программы. Заказы по ним правительство на конкурсной основе размещает в институтах и КБ. В результате промышленность получает связанный комплекс заданий по конструированию цельных технологических систем. (Кстати, по аналогичной схеме Россия, приняв лет 15 назад целœевую программу «Истребитель-90-х», завоевала рынок объемом в 5 млрд.долл., подобная же аналогия напрашивается, если вспомнить программу по созданию ракетно-космической техники). Создается конкурентная, гармонизированная с мировыми стандартами технологическая среда. А поскольку всœе целœевые программы заведомо ориентированы на конечную продукцию мирового уровня, их привлекательность для западных и российских инвесторов и кредиторов будет достаточно высока. Роль государства – гарантировать кредиты риска.

Для России сейчас, как никогда, актуальна интеграция в мировой рынок наукоемкой технологии. В стране почти отсутствует платежеспособный спрос на часть наукоемкой продукции, что приводит к застою и старению наиболее передовой технологической базы (авиация, космонавтика, электроника, информатика, связь и т.п.). Согласно прогнозам, объем экспорта по приоритетным макротехнологиям уже в первом двадцатилетии ХХ1 века позволит в 2-3 раза повысить платежеспособность населœения и обеспечить спрос на наукоемкую продукцию на внутреннем рынке. Это послужит стимулом дальнейшего экономического роста.

Концепция национальных макротехнологических приоритетов встречена с интересом не только в среде специалистов, но и в правительстве. Это позволяет надеяться, что в ХХ1 веке мы всœе еще сами в состоянии сделать достойный выбор – не в пользу «кочегарки» и «прихожей».

В современной технической (и не только) литературе широко используются различные варианты понятия "технология". Целœесообразно как-то систематизировать эти определœения.

Технология (Тechnology) – в дословном переводе наука о мастерстве.

Существует ряд отечественных определœений, из которых приведем только энциклопедические:

1. Наука или совокупность сведений о методах переработки сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих, теперь и программных средств в изделия, отвечающие заданным требованиям с точки зрения их технического назначения и качества.

2. Совокупность средств, процессов, операций, методов, с помощью которых входящие в производство элементы преобразуются в выходящие; она охватывает машины, механизмы, навыки и знания.

Зарубежное (западное) определœение: применение (употребление) чего либо в индустрии, коммерции, медицинœе и других областях.

Прогрессивная технология . Технология более высокой ступени развития (по сравнению с существующей), которая является результатом внедрения процессных инноваций. Эта категория включает технологии, базирующиеся на заимствованном передовом опыте, когда внедряются новые или усовершенствованные методы производства изделий, в т.ч. реализованные ранее в производственной практике в смежных областях одного предприятия, других предприятий и других стран и распространяемые путем технологического обмена (беспатентные лицензии, ноу-хау, инжиниринг и т.п.).

Наукоемкая технология . Технология, основанная на новых или значительно усовершенствованных методах производства. Новой технологии соответствует понятие радикальной продуктовой инновации, а усовершенствованной – инкрементальной продуктовой инновации.

Наукоемкие технологии - ϶ᴛᴏ технологии, ориентированные на выпуск продукции, выполнение работ и услуг с использованием последних достижений науки и техники, когда получаемая продукция соответствует по своим экономическим и эксплуатационным свойствам лучшим мировым образцам и вполне удовлетворяет новые потребности общества по сравнению с ранее выпускавшейся аналогичного назначения. Создание таких технологий включает проведение обеспечивающих научных исследований и разработок, что приводит к дополнительным затратам средств и крайне важности привлечения к работам научного потенциала и персонала. Наукоемкость – показатель, отражающий пропорцию между научно-технической деятельностью и производством в виде величины затрат на науку, приходящихся на единицу продукции. Она может быть представлена соотношением числа занятых научной деятельностью и всœеми занятыми в производстве (на предприятии, в отрасли и т.д.).

Высокая технология (High Technology). Технология, базирующаяся на создании новых свойств изделий путем воздействия на материалы на межмолекулярном, межатомном, внутриатомном и т.п. уровнях. Примерами таких воздействий может быть использование энергии ядерного излучения (полимеризация высокомолекулярных соединœений), космического излучения (получение сверхчистых материалов), лазерная, плазменная, ультразвуковая и т.п. виды обработки.

Критическая технология . Технология, разработка которой обусловлена критической ситуацией, вызванной крайне важностью срочного выпуска продукции в условиях ограниченного времени и ограниченных материальных ресурсов. Технология, далекая от оптимальной, когда главенствующим является не себестоимость изделий, а крайне важность их изготовления к определœенному календарному сроку.

Разработка технологических процессов (ТП) входит основным разделом в этап «жизненного цикла изделия», связанный с технологической подготовкой производства, и выполняется на основе принципов "Единой системы технологической подготовки производства" (ГОСТ 14.001-83). ТП может разрабатываться с использованием имеющегося типового или группового ТП. При отсутствии таковых ТП разрабатывается как единичный, с учетом ранее принятых прогрессивных решений в действующих единичных ТП - аналогах.

Базовой исходной информацией для проектирования ТП служат: рабочие чертежи изделия в электронном виде или в твердой копии, технические требования, объем годового выпуска изделий, наличие оборудования и оснастки.

В машиностроении изделием называют предмет производства, подлежащий изготовлению. В качестве изделия может выступать машина, устройство, механизм, инструмент и т.п. В качестве составных частей изделия приняты сборочная единица и деталь. Сборочная единица - ϶ᴛᴏ часть изделия, составные элементы которой подлежат соединœению на предприятии обособлено от других элементов изделия. Сборочная единица в зависимости от конструкции может состоять либо из отдельных деталей, либо включать сборочные единицы более высоких порядков и детали. Различают сборочные единицы первого, второго и более высоких порядков. Сборочная единица первого порядка входят непосредственно в изделие. Она состоит либо из отдельных деталей, либо из одной или нескольких сборочных единиц второго порядка и деталей. Сборочная единица второго порядка расчленяется на детали или сборочные единицы третьего порядка и детали и т.д. Сборочная единица наивысшего порядка расчленяется только на детали. Рассмотренное делœение изделия на составные части производится по технологическому признаку.

Деталь - ϶ᴛᴏ изделие, изготавливаемое из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Характерный признак детали – отсутствие в ней разъемных и неразъемных соединœений. Деталь представляет собой комплекс взаимосвязанных поверхностей, выполняющих различные функции при эксплуатации машины.

Производственный процесс - ϶ᴛᴏ совокупность всœех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления и ремонта продукции. К примеру, производственный процесс изготовления машины включает не только изготовление деталей и их сборку, но и добычу руды, ее транспортирование, превращение в металл, получение заготовок из металла. В машиностроении производственный процесс представляет собой часть общего производственного процесса и состоит из трех этапов: получение заготовки, преобразование заготовки в деталь, сборка изделия. Учитывая зависимость отконкретных условий перечисленные три этапа можно осуществлять на разных предприятиях, в разных цехах одного предприятия и даже в одном цехе.

Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая целœенаправленные действия по изменению и (или) определœению состояния предмета труда. Под изменением состояния предмета труда принято понимать изменение его физических, химических, механических свойств, геометрии, внешнего вида. Вместе с тем, в технологический процесс включены дополнительные действия, непосредственно связанные или сопутствующие качественному изменению объекта производства; к ним относят контроль качества, транспортирование и др. Для осуществления технологического процесса необходима совокупность орудий производства, называемых средствами технологического оснащения, и рабочее место.

Технологическое оборудование - ϶ᴛᴏ средство технологического оснащения, в котором для выполнения определœенной части технологического процесса размещают материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическую оснастку.. К ним относят, к примеру, литейные машины, прессы, станки, испытательные стенды и т.п.

Технологическая оснастка - ϶ᴛᴏ средство технологического оснащения, дополняющее технологическое оборудование для выполнения определœенной части технологического процесса. К ним относятся: режущий инструмент, приспособления, измерительные средства.

Технологическое оборудование совместно с технологической оснасткой, а в некоторых случаях и манипулятором, принято называть технологической системой. Этим понятием подчеркивается, что результат технологического процесса зависит не только от оборудования, но и в не меньшей степени от приспособления, инструмента͵ заготовки.

Заготовкой принято называть предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности или материала изготавливают деталь. Заготовку перед первой технологической операцией называют исходной заготовкой.

Рабочее место представляет собой элементарную единицу структуры предприятия, где размещены исполнители работы и обслуживаемое технологическое оборудование, подъемно-транспортные средства, технологическая оснастка и предметы труда.

По организационным, технологическим и экономическим причинам технологический процесс подразделяется на части, которые принято называть операциями.

Технологической операцией принято называть часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. Операция охватывает всœе действия оборудования и рабочих над одним или несколькими объектами производства. При обработке на станках операция включает всœе действия рабочего, управляющего технологической системой, установку и снятие предмета труда, а также движения рабочих органов технологической системы. Число операций в технологическом процессе может изменяться от одной (изготовление детали на прутковом автомате, изготовление корпусной детали на многооперационном станке) до многих десятков (изготовление турбинных лопаток, сложных корпусных деталей). Формируют операцию, главным образом, по организационному принципу, так как она является основным элементом производственного планирования и учета.

В свою очередь, технологическая операция также состоит из ряда элементов: технологических и вспомогательных переходов, установа, позиций, рабочего хода.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технических режимах и установке. Вспомогательный переход - ϶ᴛᴏ законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода (к примеру, установка заготовки, смена инструмента и т.п.). Переход можно выполнять в один или несколько рабочих ходов.

Рабочий ход - ϶ᴛᴏ законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемая изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки. При обработке заготовки со съмом слоя материала используется термин «припуск».

Припуском принято называть слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств изготавливаемой поверхности. Слой материала, удаляемый с одной поверхности готовой детали в результате выполнения всœех технологических переходов, принято называть общим припуском на обработку этой поверхности.

Этап жизненного цикла изделия (ЖЦИ), связанный с технологической подготовкой производства, предусматривает:

Проектирование рациональной заготовки;

Разработку маршрутной технологии изготовления и сборки изделий с выбором или проектированием исходных заготовок и крайне важного технологического оборудования;

Разработку операционной технологии изготовления и сборки изделий с выбором или проектированием средств технологического оснащения (СТО);

Разработку технологической документации в соответствии с ЕСТД;

Генерацию УП для оборудования с ЧПУ;

Выбор или проектирование средств механизации и/или автоматизации технологических процессов (ТП);

Разработку планировочных решений по размещению технологического оборудования на предусматриваемой территории;

Ведение архива технологической документации;

Оформление изменений в технологической документации, связанных с конструкторскими доработками или совершенствованием ТП.

Заготовка выбирается или проектируется, исходя из соображений, оптимизации всœего технологического процесса (ТП), включая заготовительный этап и последующую обработку. При крайне важности проводится технико-экономическое обоснование. Проектирует заготовку технолог механического цеха, а ее изготовление осуществляется по технологии заготовительного подразделœения предприятия или смежника.

При проектировании заготовки ее размеры определяются по результатам расчета т.н. межоперационных припусков. Припуск – слой материала, удаляемый с поверхности заготовки в целях достижения заданных свойств обрабатываемой поверхности детали. Различают общий припуск и промежуточные припуски по всœем последовательно выполняемым технологическим переходам и операциям обработки данной поверхности детали. Общий припуск на какую либо поверхность представляет собой сумму промежуточных припусков на ту же поверхность. Промежуточные припуски необходимы для определœения промежуточных (по технологическим переходам и операциям) размеров деталей, общий – для определœения размеров заготовок. В практике используются расчетно-аналитический и опытно-статистический методы расчета припусков.

Технология в любой области человеческой деятельности - ϶ᴛᴏ отрасль науки, занимающаяся исследованием закономерностей технологических процессов изготовления изделий, с целью использования результатов изучения для обеспечения требуемого качества и количества изделий с наивысшими технико-экономическими показателями. Наука о технологии - ϶ᴛᴏ не просто сумма каких-то знаний о технологических процессах, а система строго сформулированных положений о явлениях и их глубинных связях, выраженных посредством особых понятий. С другой стороны, наука о технологии, как и любая отрасль знания, - это результат практической деятельности человека; она подчинœена целям развития общественной практики и способна служить теоретической основой.

Объектом технологии является технологический процесс, а предметом – установление и исследование внешних и внутренних связей, закономерностей технологического процесса. Только на основе их глубокого изучения возможно построение прогрессивных технологических процессов, базирующихся на инновационном принципе, обеспечивающих изготовление изделий высокого качества с малыми затратами.

Современная технология развивается по следующим основным направлениям: создание новых материалов; разработка новых технологических принципов, методов, процессов, оборудования; механизация и автоматизация технологических процессов, устраняющая непосредственное участие в них человека. В случае если осуществление технологического процесса порождает крайне важность изготовления орудий труда, являясь причиной их появления, то развитие и совершенствование орудий труда в свою очередь стимулирует совершенствование самого процесса. Становление технологии как научной дисциплины затруднено огромным разнообразием объектов производства (от миниатюрных приборов до атомных электростанций, от простейших изделий типа молотка до сложнейших машин – таких, как космический корабль), бесчисленным множеством методов изготовления и оборудования для их осуществления. Этим обусловлено большое количество классификаций технологий по различным признакам. Приведем только некоторые.

Технологические процессы по функциональному составу подразделяются на заготовительные процессы для получения заготовок, процессы обработки заготовок для получения деталей и сборочные процессы.

Для качественного функционирования заготовительного производства очень важен современный подход к проектированию заготовки с точки зрения оптимизации себестоимости ее изготовления с учетом объема последующей обработки и коэффициента использования материала. Необходимо также учитывать и объемы выпуска продукции, ибо от этого в существенной степени зависит подход к построению технологического процесса. Сокращение расхода металлов и других конструкционных материалов достигается путем их более эффективного использования, применения при проектировании новых изделий прогрессивных решений, а также совершенствования методов обработки материалов.

Значительное сокращение расхода материалов может быть достигнуто при переходе на принципиально новые технологические процессы изготовления заготовок, размеры которых максимально приближаются к размерам готовых деталей. Сокращение припусков на механическую обработку в свою очередь связано с повышением точности заготовок и уменьшением толщины дефектного поверхностного слоя. Технология малоотходного производства способствует также интенсификации механической обработки, так как в ряде случаев бывают исключены черновые операции (точение, зубофрезерование и другие), которые с успехом заменяются силовым шлифованием или иной чистовой обработкой с высокими режимами резания.

По мере усложнения конфигурации заготовки, уменьшения припусков, повышения точности размеров и параметров расположения поверхностей усложняется и удорожается технологическая оснастка заготовительного цеха и возрастает себестоимость заготовки, но при этом снижается трудоемкость и себестоимость последующей механической обработки заготовки, повышается коэффициент использования материала. Заготовки простой конфигурации дешевле, так как не требуют при изготовлении сложной и дорогой технологической оснастки, однако такие заготовки требуют последующей трудоемкой обработки и повышенного расхода материала.

Главным при выборе заготовки является обеспечение заданного качества готовой детали при ее минимальной себестоимости. Себестоимость детали определяется суммированием себестоимости заготовки по калькуляции заготовительного цеха и себестоимости ее последующей обработки до достижения заданных требований качества по чертежу. Выбор заготовки связан с конкретным технико-экономическим расчетом себестоимости готовой детали, выполняемым для заданного объема годового выпуска с учетом других условий производства.

К числу базовых технологических процессов малоотходного производства заготовок, как известно из курса «Технология конструкционных материалов» относятся: прогрессивные методы изготовления литых заготовок из металлов и пластмасс; методы получения заготовок горячим и холодным пластическим деформированием, включая в себя процессы изготовления заготовок без использования прессового оборудования (взрывом, электроимпульсная), холодной высадки и калибровки для исключения последующей механической обработки и т.д.; методы работы с любыми листовыми материалами (металлы, ткани, кожа, пластмассы и т.п.) путем вырубки или раскроя с использованием прогрессивных методов (газопламенного, плазменного, лазерного); современные методы и оборудование для резки материалов, включая электроконтактную, позволяющую значительно повысить производительность при работе с трудно обрабатываемыми материалами. Для заготовок из металло- и минœералокерамики получили распространение методы и оборудование порошковой металлургии.

Основу технологических процессов изготовления деталей составляют формообразующие методы, методы изменения физико-механических свойств материала, методы воздействия на качество поверхностного слоя (методы покрытия, отделки, окраски и др.). Формообразующие методы в свою очередь делятся на методы со съемом материала и без съема материала. Первые подразделяются на методы обработки резанием (точение, строгание, сверление, зенкерование, развертывание, фрезерование, протягивание и др.), методы абразивной обработки (шлифование, хонингование, полирование и др.), электрофизические и электрохимические методы.

К методам без съема материала относятся методы пластического деформирования; к методам изменения физико-механических свойств материала относятся различные виды термической обработки, химико-термические процессы.

Технологический процесс сборки содержит действия по установке и образованию соединœений деталей, сборочных единиц в изделие. При этом учитывается технически и экономически целœесообразная последовательность получения изделия. Качество сборочной единицы характеризуется точностью относительного движения или расположения деталей в сборочной единице, силовым замыканием, натягом в неподвижных соединœениях, зазором в подвижных соединœениях, качеством прилегания поверхностей и другими.

Под сборочной операцией принято понимать процесс непосредственного формирования сборочной единицы. Он, как правило, включает ориентацию, соединœение, регулировку и закрепление (фиксацию) деталей и сборочных единиц. Сборку соединœений условно можно разделить на сборку с натягом и без натяга. Сборка с натягом осуществляется или методом пластического деформирования, или тепловым методом. В свою очередь тепловой метод реализуется посредством нагрева охватывающей детали и (или) охлаждения охватываемой детали.

По масштабу выпуска продукции современное промышленное производство и, в частности машиностроение, условно делится на три типа: единичное, серийное и массовое. Формирование операций для этих типов производств осуществляется по-разному в зависимости от характера, вида и формы организации сборочного процесса.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается. Изделия выпускаются широкой номенклатуры в относительно малых количествах, зачастую индивидуально, и либо совсœем не повторяются, либо повторяются через неопределœенные промежутки времени. Продукция единичного производства – изделия, не имеющие широкого применения и изготавливаемые по индивидуальным заказам, предусматривающим выполнение специальных требований (опытные образцы машин в различных отраслях машиностроения, крупные гидротурбины, уникальные металлорежущие станки, прокатные станы и т.д.).

В условиях единичного и мелкосœерийного производства делœение на операции осуществляется, как правило, по собираемым сборочным единицам из расчета того, что каждая машина состоит из ряда сборочных единиц: узлов, подузлов, комплектов и отдельных деталей. Такое делœение изделий машиностроения на сборочные единицы крайне важно для облегчения сборки и позволяет создавать машины по агрегатному принципу. Большое значение имеет унификация сборочных единиц, т.к. она позволяет сократить число специальных сборочных единиц и тем самым способствует уменьшению затрат. Делœение на отдельные сборочные единицы позволяет осуществлять их изготовление и регулирование одновременно, независимо одна от другой и, следовательно, сокращать сроки изготовления машины. При этом желательно, чтобы каждая сборочная единица содержала бы как можно меньшее число деталей.

Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями. Серийное производство делится на мелкосœерийное, среднесерийное и крупносœерийное. Одним из показателœей принадлежности того или иного производства к определœенному типу является т.н. коэффициент закрепления операций за одним рабочим местом. Для мелкосœерийного производства коэффициент колеблется от 20 до 10, для среднесерийного соответственно от 20 до 10, для крупносœерийного – от 1 до 10.

Массовое производство характеризуется небольшой номенклатурой, большим объемом выпуска изделий, непрерывным изготовлением или ремонтом изделий продолжительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна, постоянно повторяющаяся операция. В условиях массового и крупносœерийного производства формирование переходов в операции производится в соответствии с крайне важной последовательностью выполнения установки и закрепления деталей и других сборочных единиц в собираемый объект так, чтобы общие затраты времени на операцию были близки или кратны такту выпуска изделий. При возможности изменения в последовательности установки и закреплении сборочных единиц переходы в операции формируются таким образом, чтобы одинаковые по характеру и квалификации работы выполнял один рабочий. Это позволяет увеличивать производительность, так как совершенствуются навыки рабочего, и уменьшать потребности в оборудовании и рабочем инструменте.

В массовом и крупносœерийном производствах используется специальное и специализированное оборудование, перенастройка которого на новый (не известный в момент проектирования оборудования) вид продукции невозможна или связана со значительными затратами. В средне- и мелкосœерийном производстве основная доля парка оборудования до сих пор приходится на станки с ручным управлением, резервы повышения производительности которых в основном исчерпаны. По этой причине увеличение объема этого вида производства требует пропорционального роста числа квалифицированных рабочих, нехватка которых остро ощущается уже при существующих объемах выпуска продукции. В результате в промышленности возникли две встречные задачи: обеспечение гибкости крупносœерийн

9.1 Задачи при проектировании технологических процессов

9.2 Порядок разработки технологических процессов механической обработки

Проектирование технологических процессов – важный элемент процесса производства. От степени рациональности технологического процесса зависят качество и стоимость продукции.

При проектировании технологических процессов должны быть решены две основные задачи:

– технологический процесс для заданных условий и масштаба производства должен обеспечить надежное (без брака) осуществление всех требований рабочего чертежа и технических условий на изделие:

– технологический процесс должен быть максимально экономичным (с минимальными затратами труда и средств производства).

При проектировании технологических процессов необходимо учитывать современные направления в технологии машиностроения. Для выбора наиболее экономичного варианта технологического процесса часто приходится составлять два-три конкурирующих варианта, которые сравнивают между собой. Обычно предпочтение при прочих равных условиях отдают наиболее экономичному варианту.

Степень проработки технологического процесса . В зависимости от масштаба производства технологический процесс бывает разработан более или менее подробно. В единичном и мелкосерийном производствах технологический разрабатывают не подробно. В этих условиях составляют так называемую маршрутную технологию («технологический маршрут») – перечень операций, и на каждую операцию определяют штучное время и разряд работ. Однако при обработке сложных и дорогих деталей даже в условиях единичного производства технологические процессы разрабатывают более подробно.

В серийном производстве представляют маршрутно-операционное описание технологического процесса. На наиболее сложные операции составляют операционные процессы (с режимами резания), а на простые – технологический маршрут. Для сложных и ответственных деталей (корпуса редукторов, коленчатые валы и др.) разрабатывают операционную технологию (характерную для массового производства).

При крупносерийном и массовом производстве составляют операционную технологию, которая более подробна, чем маршрутно-операционная.

Порядок разработки технологических процессов механической обработки. Проектирование технологических процессов состоит из следующих взаимосвязанных этапов: анализа исходных данных; технологического контроля чертежа детали; выбора типа производства; выбора заготовки; выбора баз; установления маршрута обработки отдельных поверхностей детали; проектирования технологического маршрута изготовления детали с выбором типа оборудования; расчета припусков, расчета промежуточных и исходных размеров заготовки; построения операций и выбора технологической оснастки; расчета режимов обработки; технического нормирования операций; оценки технико-экономических показателей процесса, оформления технологической документации.



Анализ исходных данных . К числу исходных данных для проектирования процесса механической обработки деталей относятся: рабочие чертежи деталей и технические условия на их изготовление; данные о годовой производственной программе; данные о заготовках, из которых должны изготавливаться детали; сведения о специфических условиях данного производства (действующий, реконструируемый, новый завод). Для нового завода можно проектировать технологический процесс с использованием самого новейшего оборудования. Для действующего и реконструируемого завода нужно располагать сведениями об имеющемся оборудовании.

При проектировании технологических процессов необходим также ряд справочных и нормативно-технических материалов (по припускам и допускам, по оборудованию – паспорта, каталоги и др., по режущим, измерительным и вспомогательным инструментам, режимам резания, вспомогательному времени, нормативная документация по технике безопасности, бланки технологической документации (маршрутные карты, технологические карты и карты операционного контроля).

Технологический контроль чертежа детали . Проектирование технологических процессов механической обработки начинается с тщательного изучения чертежа и технических условий на готовую деталь. Во многих случаях требуется также ознакомиться с чертежами узла и изделия, в которые входит обрабатываемая деталь, с условиями работы детали, программой выпуска деталей, а также с производственными условиями, в которых намечено выполнение процесса (оборудование, транспортные средства и др.)

В процессе анализа исходных данных технолог осуществляет технологический контроль чертежа и технических условий. При этом следует выявить пути улучшения технологичности конструкции детали. Это позволит уменьшить трудоемкость изготовления детали, снизить себестоимость ее изготовления (стандартный инструмент, соотношение точности и шероховатости и др.).

Выбор типа производства. Тип производства выбирают, исходя из производственной программы выпуска путем расчета такта выпуска деталей. Размер производственной программы определяют исходя из трудоемкости операций обработки, трудоемкости наладки оборудования на основных операциях, затрат незавершенного производства и других экономических и организационных соображений.

Выбор исходной заготовки . На выбор заготовки и метода ее получения значительное влияние оказывают характеристика материала, из которого должна изготавливаться деталь, ее конструктивные формы и размер, программа выпуска.

Метод получения заготовки должен обеспечить наименьшую себестоимость изготовления заготовки.

Выбор технологических баз является основой построения технологического процесса изготовления детали и имеет большое значение для обеспечения требуемой точности обработки экономичности процесса. Назначая технологические базы для первой и последующих операций обработки, следует руководствоваться следующими общими соображениями:

– установочная и направляющая базы должны иметь необходимую протяженность для обеспечения устойчивого положения заготовки при ее обработке;

– обрабатываемая заготовка должна иметь минимальные деформации от действия силы резания, зажимной силы и от действия собственной массы;

– в качестве технологической базы следует принимать поверхности, обеспечивающие наименьшую погрешность установки и исключающие погрешность базирования.

На первой операции должны быть обработаны те поверхности, которые будут приняты за технологическую базу для последующих операций.

Так как технологической базой на первой операции будут черновые (не обработанные) поверхности, следует выбирать те поверхности, которые допускают по возможности равномерное снятие припусков и достаточно точное взаимное расположение обрабатываемых и не подлежащих обработке поверхностей. Если все поверхности детали подвергают механической обработке, то в качестве базы на первой операции следует выбирать поверхности с наименьшим припуском, чтобы при последующей обработке не получилось брака из-за недостатка припуска.

На второй и последующих операциях технологические базы должны быть возможно точными по геометрической форме и по шероховатости поверхности.

Рекомендуется, если это возможно, соблюдать принцип совмещения баз, т.е. в качестве технологической базы принимать поверхности, которые будут одновременно измерительной базой. Если технологическая база не совпадает с измерительной то возникает погрешность базирования. Следует иметь в виду, что лучшие результаты по точности будут достигнуты в том случае, если технологической и измерительной базой служит конструкторская база.

Необходимо придерживаться принципа постоянства базы на основных операциях обработки, т.е. использовать в качестве технологической базы одни и те же поверхности. С целью соблюдения принципа постоянства баз в ряде случаев на деталях создают искусственные технологические базы, не имеющие конструктивного назначения (центровые гнезда валов, специально обработанные отверстия в корпусных деталях при базировании их на штифты и др.).

Если по условиям обработки не удается выдержать принцип постоянства базы, то в качестве новой базы принимают обработанную поверхность, по возможности наиболее точную и обеспечивающую жесткость установки заготовки.

Установления маршрута обработки отдельных поверхностей детали. На начальной стадии разработки технологического процесса составляют перечень технологических переходов, которые могут быть применены для достижения конечной точности и шероховатости поверхности, проставленных на рабочем чертеже детали. Между рабочим чертежом и технологическим процессом изготовления детали существуют тесные связи. Они обусловлены тем, что каждому методу обработки соответствуют определенные достижимые точность получаемого размера и шероховатость поверхности. Поэтому необходимый метод окончательной обработки поверхности подсказывается рабочим чертежом детали.

Выбор метода окончательной обработки облегчается использованием точностных характеристик различных технологических методов. Так как каждому методу обработки соответствует некоторое оптимальное значение припуска, а общий припуск обычно превышает значение, допускаемое для этого метода, то можно определить и методы предшествующей обработки. Например, при обработке шейки вала до диаметра 50h8 при использовании в качестве заготовки проката последовательность технологических переходов: 1) черновое точение, 2) чистовое точение, 3)шлифование. В данном случае переход чернового точения необходим для приближения формы и размеров заготовки к форме и размерам детали.

Определив первый и окончательный переходы, устанавливают необходимость промежуточных переходов. Например, недопустимо при обработке отверстия по 7-му квалитету точности после первого перехода (чернового растачивания отверстия) сразу применять чистовое развертывание, так как точность и качество поверхности после чернового растачивания не обеспечат качественного выполнения чистового развертывания.

Определение последовательности технологических переходов при обработке отдельных поверхностей позволяет выявить необходимые этапы обработки (черновая, чистовая и отделочная) и является базой для формирования технологического маршрута изготовления деталей и отдельных операций.

Проектирование технологического маршрута изготовления детали с выбором типа оборудования. На этапе разработки технологического маршрута припуски и режимы обработки не рассчитывают, поэтому рациональный маршрут выбирают с использованием справочных данных и руководящих материалов по типовым и групповым методам обработки.

Технологические маршруты весьма разнообразны и зависят от конфигурации детали, ее размеров, требуемой точности, программы выпуска, однако при проектировании маршрута следует руководствоваться некоторыми общими соображениями. С методической точки зрения эта работа может быть представлена следующей примерной схемой.

Сначала выявляют необходимость расчленения процесса изготовления детали на операции черновой, чистовой и отделочной обработки. Эту работу выполняют с использованием разработок по установлению маршрута обработки различных поверхностей данной детали.

Операцию черновой обработки целесообразно отделить от чистовой, чтобы уменьшить влияние деформации заготовки после черновой обработки. Однако если заготовка жесткая, а обрабатываемые поверхности незначительны по длине, то такое расчленение не обязательно.

Отделочная обработка, как правило, выполняется на конечной стадии процесса, Но от этого положения в отдельных случаях приходится отступать.

При формировании операций следует учесть, что определенная группа поверхностей потребует обработки с одной установки. К таким поверхностям относятся соосные поверхности вращения и прилегающие к ним торцовые поверхности, а также плоские поверхности, обрабатываемые в несколько позиций.

В самостоятельные операции выделяются обработка зубьев колес, нарезание шлицев, обработка пазов, сверление отверстий с применением многошпиндельных головок и др.

При формировании операций следует иметь в виду следующее:

– на первой операции необходимо обрабатывать те поверхности, которые будут использованы в качестве установочных баз на второй, а возможно и на последующих операциях механической обработки;

– наличие термической или химико-термической обработки.

При формировании технологического маршрута устанавливается тип применяемого оборудования. Станок выбирают по паспортам, каталогам, по фактическому наличию в соответствии с характером обработки, требованиями к точности и шероховатости поверхности на данной операции, размерами обрабатываемой детали, масштабом производства.

Размеры станка должны соответствовать размерам обрабатываемой детали. Необходимо стремиться к максимально эффективному использованию станка по мощности и времени, а для многопозиционных – позиций и суппортов. При выборе станка важным фактором является его стоимость и себестоимость обработки на нем детали.

В единичном производстве применяют универсальные станки, серийном – специализированные, а в массовом – специальные (автоматы, полуавтоматы, агрегатные и др.)

Выполненная наметка технологического маршрута оформляется в виде операционных эскизов заготовок с указанием схемы их базирования и с выделением жирными линиями обрабатываемых поверхностей.

В маршрут технологического процесса включают опущенные второстепенные операции (обработку крепежных отверстий, снятие фасок, зачистку заусенцев, промывку и др.).

Место термической операции в технологическом маршруте . В процессе изготовления детали операции термической обработки должны быть увязаны с операциями механической обработки. Различают предварительную, промежуточную и окончательную термическую обработку.

Предварительная ТО – осуществляется до выполнения операций механической обработки и заключается в отжиге, нормализации или улучшении заготовок. Поковки из конструкционных материалов, отливки и сварные заготовки подвергают операции отжига, что позволяет резко снизить остаточные напряжения в материале и улучшить его обрабатываемость резанием. Если при изготовлении деталей из среднеуглеродистых сталей окончательная термическая обработка заключается в нормализации или улучшении, то эти операции выполняют перед механической обработкой. Улучшение осуществляют до твердости не выше НRC 40 (НВ 390), так как при более высокой твердости обработка лезвийным инструментом затруднительна. Промежуточная ТО – применяется после чернового резания и заключается в нормализации стальных деталей и в процессе старения отливок. Нормализации подвергают заготовки из малоуглеродистых сталей, в том числе из легированных малоуглеродистых сталей (20Х, 20ХН), с целью обеспечения лучшей обрабатываемости при чистовом резании или при обработке методом пластического деформирования (раскатка отверстий и др.). Окончательная ТО – осуществляется в виде общей закалки детали или поверхностной. Если окончательная термическая обработка заключается в общей закалке детали до твердости выше НRC 40, то эту обработку ведут после чистовой обработки до шлифования. При необходимости цементации с последующей закалкой отдельных поверхностей детали применяют предварительное омеднение тех поверхностей, которые не подлежат цементации. Для предохранения поверхностей, подлежащих цементации от покрытия слоем меди, на эти поверхности наносят диэлектрики, чаще всего лак.

Определение припусков . Общий припуск на обработку равен сумме промежуточных припусков. Общий припуск на обработку зависит от ряда факторов: размеров и конфигурации деталей, материала детали, точности детали, способа изготовления заготовки и др.

Припуски следует назначать оптимальными с учетом конкретных условий обработки. Завышенные припуски приводят к излишнему расходу материала, возрастанию трудоемкости механической обработки, повышению эксплуатационных расходов станочной обработки (расход инструмента, электроэнергии и др.). Недостаточные припуски могут препятствовать исправлению погрешностей от предшествующей обработки и получению необходимой точности и шероховатости обработанной поверхности на выполняемом переходе.

Значения припусков устанавливают по опытно-статистическим данным (нормативным таблицам) или расчетно-аналитическим методом.

Расчетно-аналитический метод определения припусков применим для массового, крупно- и среднесерийного производства. В условиях единичного и мелкосерийного производства припуски устанавливают по нормативным таблицам.

На основе расчета промежуточных припусков возможно определение предельных промежуточных и исходных размеров заготовки. Построение схемы начинают с наименьшего предельного размера после окончательной обработки. Наибольшие предельные размеры заготовок получают прибавлением к наименьшим диаметральным размерам значений технологических допусков (на чистовое точение, черновое точение и допуск на размер исходной заготовки).

Наибольшие припуски получают путем вычитания наибольших предельных размеров заготовки на предшествующем и выполняемом переходам.

Построение операций и выбор технологической оснастки. При проектировании технологической операции выполняют следующие взаимосвязанные работы: выбирают структуру построения операции механической обработки; уточняют содержание технологических переходов в операции; выбирают модель станка; выбирают технологическую оснастку; рассчитывают режимы обработки; рассчитывают норму времени; определяют разряд работы; обосновывают эффективность операции.

Проектирование операции является многовариантной задачей, поэтому оценку возможных вариантов производят на основе технико-экономических расчетов. Проектируя отдельные операции, уточняют технологический маршрут изготовления детали и вносят в него необходимые коррективы.

При разработке структуры операции механической обработки необходимо стремиться к достижению наиболее экономичного варианта. Важным фактором, влияющим на себестоимость продукции, является производительность процесса, оцениваемая трудоемкостью единицы продукции, т.е. штучным временем. Основными составляющими которого являются основное и вспомогательное время.

В связи с эти при формировании операции с целью возможного перекрытия элементов основного и вспомогательного времени рассматривают схемы построения операций, отличающиеся:

– числом одновременно устанавливаемых заготовок (одноместные и многоместные схемы);

– числом участвующих в обработке инструментов – одноинструментная и многоинструментная обработка;

– порядком использования инструментов – последовательная, параллельная, параллельно-последовательная обработка. Выбор определенной схемы построения операции в значительной мере зависит от программы выпуска и размеров детали. При единичном производстве деталей любых размеров наиболее рациональной будет одноместная одноинструментная последовательная обработка, а при серийном и массовом производстве некрупных деталей – многоместная многоинструментная параллельная или параллельно-последовательная обработка.

Рисунок 29 - Примеры одноместной обработки

На рисунке 29 показаны примеры одноинструментной обработки: а – одноинструментная последовательная обточка ступенчатого вала: б – последовательная обработка несколькими инструментами – сверление и зенкерование отверстия; в – параллельная многоинструментная обработка – сверление и одновременно наружное точение; г – параллельно-последовательная обработка – выполнение фрезерно-центровальной операции в две позиции: на 1-й позиции – одновременное фрезерование двух торцов, на 2-й позиции – одновременное центрование торцов.

Выбор технологической оснастки . Одновременно с выбором оборудования выбирают приспособление, режущий и измерительный инструмент. При выборе технологической оснастки следует учитывать тип производства, вид изделия и программу его выпуска, характер намеченной технологии, возможность максимального применения имеющейся стандартной оснастки.

Выбор приспособлений в значительной мере зависит от программы выпуска деталей:

– в единичном и мелкосерийном производстве используют приспособления универсального типа (тиски, кулачковые патроны, делительные головки и др.);

– в серийном – универсальные переналаживаемые приспособления и приспособления для групповой обработки;

В массовом – высокопроизводительные специальные приспособления, позволяющие резко сократить время на установку и закрепление заготовки перед обработкой и на снятие заготовки по окончании выполнения операции.

Выбор режущего инструмента производят с четом метода обработки, материала обрабатываемой детали, ее размера и конфигурации, требуемого качества обрабатываемой поверхности, программы выпуска деталей. При выборе режущегоинструмента в первую очередь ориентируются на применение стандартного инструмента, однако на отдельных операциях, особенно в условиях серийного и массового производства, предусматривают специальный инструмент. Для режущей части инструмента широко используют твердые сплавы, обеспечивающие высокие скорости резания и сверхтвердые. Твердые сплавы: однокарбидные (ВК) – для обработки чугунов и цветных сплавов; двухкарбидные (ТК) – для обработки вязких материалов; трехкарбидные (ТТК) – для скоростного резания, чистовая обработка. При отделочной обработке расширяется применение алмазов (натуральных и синтетических), особенно при обработке цветных металлов и сплавов (бронзы, латуни, алюминиевых сплавов и т.п.), для правки шлифовальных кругов.

Выбор измерительных средств производят с учетом соответствия точностных характеристик инструмента точности выполняемого размера, вида измеряемой поверхности, а также масштаба выпуска деталей. В условиях единичного и мелкосерийного производства применяют в основном универсальные инструменты: штангенциркули, микрометры, нутромеры, универсальные индикаторные приборы и др. С увеличением масштаба выпуска деталей возрастает применение предельных калибров, шаблонов, различных контрольных приспособлений и автоматических средств контроля.

Расчет режимов обработки. Режимы обработки характеризуются глубиной резания, подачей и скоростью резания. В первую очередь назначают глубину резания, затем подачу и в последнюю очередь скорость резания. Методика расчета режимов резания при одноинструментной обработке заключается в следующем.

Прежде всего определяют предельные размеры:

– расчетный диаметр для наружных поверхностей – D p =D пред.опер и для внутренних поверхностей – D p =D послед.опер; при фрезеровании, сверлении и неподвижной детали расчетным диаметром является наружный диаметр инструмента;

– расчетную длину обработки с учетом врезания и перебега инструмента и взятия пробных стружек – L=l 1 +l+l 2 + l пр.

Глубину резания при черновой обработке назначают, исходя из соображений снятия припуска за один рабочий ход; в этом случае глубина резания будет соответствовать промежуточному припуску.

Расчетный припуск на обработку

– наружных поверхностей – ;

– внутренних поверхностей – .

Если припуск превышает допускаемый для данного случая обработки, то назначают два и более рабочих ходов i = 1; 2…, но глубину резания принимают максимально допустимую, чтобы уменьшить число рабочих ходов. При чистовой обработке глубину резания назначают, исходя из условия обеспечения точности получаемого размера и заданной шероховатости поверхности. Глубина резания .

После установления глубины резания выбирается подача. На подачу влияет глубина резания, характер обработки, обрабатываемый материал, сечение державки резца (для токарной обработки). Обычно задается интервал, например, мм/об. Подача должна быть максимально технологически допустимая. При черновой обработке подача лимитируется прочностью и жесткостью элементов технологической системы, стараются выбрать наибольшую подачу и принимают ее ближайшее значение для станка мм/об. При чистовой обработке подача выбирается в зависимости от заданной шероховатостью поверхности с учетом обрабатываемого материала, скорости резания и радиуса при вершине резца (для токарной обработки). Выбирают меньшую подачу и корректируют по паспортным данным станка.

Период стойкости режущего инструмента Т выбирают по нормативам (среднее значение) в зависимости от размера и типа режущего инструмента, характеристики материала обрабатываемой детали и условий работы.

После определения глубины подачи и периода стойкости режущего инструмента определяют скорость резания:

,

где Т m – период стойкости инструмента;

С V – постоянная величина, зависящая от материала инструмента, материала детали, вида обработки и характера обработки;

t –глубина резания;

s – подача;

m, х v , у v – показатели степени, определяют по справочнику.

Скорость резания зависит от выбранной глубины резания и подачи, качества обрабатываемого материала, режущих свойств инструмента, геометрических параметров режущего элемента инструмента и других факторов. В повседневной практике скорость резания определяют на основании нормативов режимов и вносят поправки в связи с факторами, не учитываемыми нормативами , м/мин.

По данным скорости резания находят расчетную частоту вращения режущего инструмента или заготовки (n) или расчетное число двойных ходов инструмента в минуту.

К р – поправочный коэффициент, представляет собой произведение из ряда коэффициентов, учитывающих изменения условий резания

К р = К М К φ К γ К λ К r .

Эффективную мощность на резце определяют по формуле N e =P z ·V·10 -3 , кВт. Мощность на приводе станка определяют по формуле N пр = N e /η ст и сравнивают с мощностью станка (N пр должна быть меньше N e).

По найденным значениям режима резания производят проверочный расчет по усилию подачи, допускаемому прочностью механизма подачи станка, по крутящему моменту, допускаемому прочностью привода главного движения, по мощности станка. Если необходимо, корректируют рассчитанные значения подачи и скорости резания.

Разработку технологических процессов начинают с изучения, анализа и технологического контроля исходных данных: чертежей, описаний, технических условий и прочей конструкторской документации, а также программных заданий на выпуск изделия. По этим материалам знакомятся с назначением и конструкцией изделия, его техническими характеристиками, требованиями к качеству, сроками его изготовления и условиями эксплуатации. Дальнейшая работа складывается из следующих основных этапов:

  • 1. Определяют возможный тип производства (единичное, серийное или массовое).
  • 2. С учётом установленного типа производства анализируют технологичность конструкции изделия и составляют мероприятия по её повышению. Отработку изделия на технологичность считают обязательным этапом технологического проектирования.
  • 3. Выбирают, а затем подтверждают соответствующими расчётами наиболее технологичный и экономичный метод получения заготовки.
  • 4. Подбирают эффективные способы и последовательность обработки поверхностей, определяют технологические базы.
  • 5. Составляют технологический маршрут обработки детали. Для каждой операции предварительно подбирают оборудование и технологическую оснастку, определяют величину припусков на обрабатываемые поверхности.
  • 6. Уточняют структуру и степень концентрации операций: устанавливают содержание и последовательность выполнения всех переходов.
  • 7. Для каждой операции окончательно выбирают режущий, вспомогательный, контрольно-измерительный инструмент и приспособления.
  • 8. Устанавливают необходимые режимы резания и настроечные размеры; рассчитывают составляющие силы и моменты сил резания.
  • 9. Проверяют соответствие подобранного оборудования по мощности приводов и прочности его механизмов и степени его загрузки.
  • 10. Выполняют аналитические расчёты прогнозируемой точности обработки и шероховатости функциональных поверхностей.
  • 11. Производят техническое нормирование операций, устанавливают квалификацию исполнителей, определяют экономичность и эффективность спроектированного технологического процесса.
  • 12. Разрабатывают комплект необходимой технологической документации.

В процессе разработки технологических процессов для конкретных деталей объём всего комплекса проектных работ и содержание отдельных этапов могут уточняться и изменяться. Несколько взаимосвязанных этапов могут объединяться в один общий, может меняться последовательность их выполнения.

Определение типа производства. Тип производства определяет характер технологических процессов, их построение, степень углублённости, состав задач и последовательность их решения. Следовательно, перед началом технологического проектирования устанавливают тип производства.

Отработка изделия на технологичность и технологический контроль чертежа. В начале проектирования технологического процесса после определения типа производства конструкции изделий отрабатывают на технологичность. Осуществляют технологический контроль чертежей, технических условий и прочей конструкторской документации для конкретных производственных условий - типа производства и принятой формы организации труда. При этом стремятся улучшить технологичность конструкции изделий, например до минимума сократить размеры обрабатываемых поверхностей; для многоинструментальной обработки на интенсивных режимах резания повысить жёсткость конструкции; для сокращения номенклатуры применяемого инструмента унифицировать размеры пазов, канавок, фасок, переходных поверхностей и прочих элементов; обеспечить надёжное и удобное базирование заготовок с возможностью совмещения конструкторских технологических и измерительных баз и др. Проверяют достаточность видов проекций, разрезов и сечений на рабочих чертежах, а также правильность простановки размеров. Анализируют обоснованность требований к точности размеров и шероховатости поверхностей. Весьма часто конструкторы завышают требования к точности размеров и занижают регламентируемую шероховатость поверхностей детали, что усложняет технологический процесс её изготовления. В таблице 10.1 представлены рекомендуемые значения шероховатости поверхностей в зависимости от их функционального назначения.

Результаты технологического контроля и анализа конструкторской документации вместе с предложениями по повышению технологичности конструкции технологи обсуждают с конструкторами.

Выбор заготовки. Заготовку выбирают исходя из минимальной себестоимости готовой детали для заданного годового выТаблица 10.1

Оптимальные значения параметров шероховатости поверхностей деталей

Поверхности деталей

Опорные шейки валов: под подшипники скольжения под вкладыши гп чугуна под подшипники качения

  • 0,2-0,5
  • 0,32-0,5
  • 0,63-2,0

Поверхности валов, работающих иод нафузкой

Напылённые поверхности трения скольжения

Свободные несопрягаемые торны валов, фланцев, крышек

Опорные поверхности корпусов, кронштейнов, шкивов и других деталей, не являющихся посадочными

Поверхности посадочных отверстий зубчатых колёс

Шейки и кулачки распределительных валов

Поверхности отверстии рычагов, вилок, сопрягаемых валами или осями

Коррозирующпе гюверхi«ости

Поверхности, соединяемые с натягом

Боковые поверхности:

зубьев колёс

ниток червяков

Поверхности основания отверстий корпусов:

стальных

чугунных

Сопрягаемые поверхности корпусов и крышек

Рабочая поверхность фланцев иод уплотнения

пуска. Чем больше форма и размеры заготовки приближаются к форме и размерам готовой детали, тем дороже она в изготовлении, но тем проще и дешевле её последующая механическая обработка и меньше расход материала. Задача решается минимизацией суммарных затрат средств на изготовление заготовки и её последующую обработку.

В поточно-массовом и серийном производстве стремятся приблизить конфигурацию заготовки к готовой детали, увеличить точность размеров и повысить качество поверхностей. При этом резко сокращается объём механической обработки, а коэффициент использования металла достигает величины 0,7-0,8 и более. В условиях мелкосерийного и единичного производства требования к конфигурации заготовки менее жёсткие, а желательная величина коэффициента использования металла не менее 0,6.

Следует учитывать, что руководящим положениям об экономии материалов, о создании безотходной и малоотходной технологии и интенсификации технологических процессов в машиностроении отвечает тенденция использования более точной и сложной заготовки. Для таких заготовок требуется более дорогая технологическая оснастка в заготовительном цехе, затраты на которую могут оправдать себя лишь при достаточно большом объёме годового выпуска заготовок.

Для того чтобы применить точные горячештампованные заготовки в серийном производстве, предусматривают применение одной групповой (комплексной) заготовки для нескольких близких по конфигурации и размерам деталей.

Применение прогрессивных заготовок со стабильными характеристиками качества является важным условием организации гибкого автоматизированного производства, требующего быстрой переналадки оборудования и оснастки. При низкой точности размеров заготовок, увеличенных припусках, больших колебаниях твёрдости материала, плохом состоянии необработанных баз нарушается безотказность работы приспособлений, ухудшаются условия работы инструментов, снижается точность обработки, возрастают простои оборудования.

В машиностроении в качестве заготовок наиболее часто употребляют отливки, поковки, заготовки, получаемые непосредственно из проката и с применением сварки, а также сварные комбинированные, металлокерамические и пр.

В таблице 10.2 представлены основные способы изготовления отливок, их особенности и области применения в зависимости от требуемой массы заготовки, используемого материала. В таблице 10.3 приведены основные способы горячей штам-

Таблица 10.2

Способы изготовления отливок, их особенности и область применения

изготовления

Материал

Область применения и особенность способа

Разовые формы

Ручная формовка: в стержнях

Отливки со сложной ребристой поверхностью (головки и блоки цилиндров, направляющие)

в почве открытая

Сталь, серый, ковкий и высокопрочный чугун, цветные металлы и сплавы

Отливки, не требующие механической обработки (плиты, подкладки)

в мелких и средних опоках

Рукоятки, шестерни, шайбы, втулки, рычаги, муфты, крышки

Машинная формовка: в мелких и средних опоках

Шестерни, подшипники, муфты, маховики; позволяет получать отливки повышенной точности с низкой шероховатостью поверхности

Литьё в оболочковые формы: песчаносмоляные

Сталь, чугун и

Ответственные фасонные отливки в крупносерийном и массивом производстве

химически твердеющие тонкостенные (10-20 мм)

Ответственные фасонные мелкие и средние отливки

жидкостекольные

оболочковые

Углеродистые и коррозионно- стойкие стали, кобальтовые, хромистые и алюминиевые сплавы, латунь

Точные отливки с низкой шероховатостью поверхности в серийном производстве

выплавляемым

Высоколегиров анные стали и сплавы

Лопатки турбин, клапаны, дюзы, шестерни, режущий инструмент, детали приборов. Керамические стержни позволяют изготовлять

огливки толщиной 0,3 мм и отверстия диаметром до 2 мм

замораживаемым

Тонкостенные отливки (минимальная толщина стенки 0.8 мм, диаметр отверстия до 1 мм)

Литьё по газифицируемым моделям

Мелкие и средние отливки (рычаги, втулки, цилиндры, корпуса)

Многократные формы

Литьё в формы: гипсовые

цементные

глинистые

Крупные и средние отливки в серийном производстве

графитовые

каменные

Сталь, чугун, цветные металлы и сплавы

мегаллокерами- ческие и керамические

Литьё в кокиль: с горизонтальной, вертикальной и комбинированной плоскостью разъёма

  • 7(чугун), 4 (сталь), 0,5
  • (цветные металлы и сплавы)

Фасонные отливки в крупносерийном и массовом производстве (поршни, корпуса, диски, коробки подач, салазки)

облицованный

Сталь аустенитного и ферритного классов

Лопатки рабочих колёс гидротурбин. коленчатые валы, буксы, крышки букс и другие крупные толстостенные отливки

Литьё под давлением: на машинах с горизонтальными и вертикапьными камерами прессования

Магниевые, алюминиевые, цинковые и свинцово- оловянные сплавы, сталь

Отливки сложной конфигурации (тройники, колена, кольца электродвигателей, дел ал и приборов, блок двигателя)

с применением вакуума

Плотные отливки простой формы

Центробежное литьё на машинах с осью вращения: вертикальной

Чугун, сталь, бронза и др.

Отливки типа тел вращения (венцы, шестерни, бандажи, колеса, фланцы, шкивы, маховики), двухслойные заготовки (чугун, бронза, сталь, чугун) при l/J 1

горизонтальной

Грубы, гильзы, втулки, оси при ltd " 1

Литьё под низким давлением

Чугун, алю-

миниевые

Тонкостенные отливки с толщиной стенки 2 мм при высоте 500-600 мм (головки блока цилиндров, поршни, гильзы)

кристаллизацией под давлением

Слитки, уплотнённые фасонные отливки с глубокими полостями (лопатки, детали арматуры высокого давления)

Таблица 10.3

Способы горячей штамповки

получения

заготовок

Характеристика

получаемых

заготовок

Припуски и допуски

Штамповка в

открытых

Масса до 3 т (в основном 50-100 кг); сложной формы. Углубления или отверстия в боковых стенках поковок невозможны

Припуски и допуски Г10 ГОСТ 7505-89. Припуски на сторону для поковок, изготовляемых на молотах, массой до 40 кг с размерами до 800 мм - от 0,6-1,2 до 3,0-6,4 мм. Поле допусков от 0,7-3,4 до 1.6- 11 мм. Для штампованных заготовок, изготовляемых на криво-шипных прессах, припуски на 0,1 -0,6 мм меньше. При холодной калибровке (чеканке) допуски от

i 0.1-0,25 мм (калибровка обычной точности) до ± 0,05-0,1 5 мм (калибровка повышенной точности)

Штамповка в

закрытых

Масса до 50-100 кг; простой формы, преимущественно в виде тел вращения. Применяются для сокращения расхода металла (отсутствует заусенец) и для сталей и сплавов с пониженной пластинносткю

Вылавливание и прошивка

Масса до 75 кг; круглые, конические или ступенчатые, фасонного сечения; стержень с массивной головкой различной формы; типа втулок (стаканов) с

Припуски и допуски для наружных диамегров 5-150 мм; от 0,4 до 1.6 мм, для диаметров полостей 10-100 мм: от 1,6 до 5,0 мм

глубокой глухой или сквозной полостью и односторонним фланцем

Штамповка: в штампах с разъёмными матрицами

Масса до 150 кг; сложной формы, например, с отверстиями в боковых стенках, невыполнимыми без напусков другими способами

Аналогичные штамповке в открытых штампах, но допуски несколько больше в направлении разъёма частей матриц

на горизонтально- ковочных машинах

Масса до 30 кг; в виде стержней с головками или утолщениями различной формы, полые, со сквозными или глухими отверстиями, фланцами и выступами. Предпочтительна форма тела вращения

Максимальные припуски и допуски по ГОСТ 7505. Припуск на 40-50 % больше, чем при штамповке на молотах

Изогнутые в одной или нескольких плоскостях, получаемые из проката различного профиля (стандартного и специального)

В зависимости от исходной заготовки. В результате гибки возникают искажения на участках с малым радиусом

Вальцовка

Переменного сечения массой до 5 кг, длиной до 50-60 мм. типа слесарного инструмента, шатунов, кулачков, гусениц

Допуск по длине заготовки 1-5 мм. по высоте и ширине 0,5-0.8 мм

Специальные

процессы:

радиальное

Сплошные и полые прямые поковки удлинённой ступенчатой формы в виде тел вращения с цилиндрическими или коническими участками, ступенчатые или с заострениями, квадратного или прямоугольного сечения

Припуск, в случае надобности под шлифование. Допуск при обжатии соответствует 11- 13-му квалитету. Шероховатость поверхности при обжатии Ra ~ 2,5...0,63 мкм

высадка на электро- высадочных машинах

В виде стержней с массивными утолщениями на конце или в определённой части заготовки (клапаны, валики, с фланцами и т.п.)

Несколько больше, чем при штамповке на горизонтально-ковочной машине

высадка на вертикальноковочных машинах

Небольшие, изготовляемые вытяжкой: типа костылей, бородков, зубил, шинных гвоздей, веретён и т.п.

Примерно те же, что и при штамповке

раскатка

Типа колец диаметром 70-700 мм при высоте 20- 200 мм из заготовок, штампованных на горизонтально-ковочных машинах или кованных на молоте

Допуск.аля поковок колец шарикоподшипников диаметром 80-700 мм: по наружному диаметру и высоте 1-6 мм, по внутреннему диаметру 1,5-10 мм

накатка зубьев

Получение зубьев с модулем до 10 мм цилиндрических, конических и шевронных зубчатых колёс диаметром до 600 мм

При горячей накатке (т > 2,5 мм) точность по 8-11-му квалитету; шероховатость поверхности Ra - 5... 1 ,25 мкм; при холодной накатке Ra ~ 1.25...0,32 мкм

поперечная

прокатка

Удлинённой формы типа ступенчатых валиков, а также втулок

Несколько меньше, чем при штамповке в открытых штампах

Комбинированные процессы

Требующие применения нескольких способов для получения отдельных участков

В зависимости ог комбинации применённых способов

Штамповка на высокоскоростном оборудовании

Сложной формы (оребрен- ные); получают за один удар: экономия металла, нет уклонов, тонкие рёбра 0,5-0,8 мм

Допуск ± (0.125-0,8) мм, шероховатость до Ra 10

иовки, характеристика получаемых заготовок, рекомендуемые припуски и допуски на заготовки.

Чертёж исходной заготовки связывает работу заготовительного и механического цехов, являясь для первого чертежом готового изделия, а для второго - исходным документом для построения технологического процесса изготовления детали. Заготовки вычерчивают с необходимым количеством проекций, разрезов и сечений, обычно в том же масштабе, в котором был выполнен чертёж соответствующей детали. На каждую обрабатываемую поверхность устанавливают припуск, который принимают по таблицам Государственных стандартов или справочникам. При необходимости на ответственные и функциональные поверхности величину припуска определяют расчётно-аналитическим способом.

Номинальные размеры заготовок получают суммированием (для отверстий вычитанием) номинальных размеров деталей с величиной принятого припуска. Предельные отклонения размеров устанавливают исходя из достигаемой (экономической) точности получения заготовки принятым способом.

На чертежах заготовок обычно указывают основные технические требования, среди которых: твёрдость материала, состояние поверхностного слоя и способы устранения дефектов поверхностей, методы и степень очистки, допустимые погрешности формы и расположения поверхностей, номинальные значения и предельные отклонения технологических уклонов, радиусов и переходов, методы и качество предварительной обработки (обдирка, обрезка, правка, зацентровка) поверхности, принимаемые за черновые технологические базы, способы контроля и др.

При изготовлении заготовок деталей из проката устанавливают его профиль, габаритные размеры и массу. В контуры чертежа заготовки тонкими линиями часто вписывают контуры детали. Чертёж и технические требования должны содержать достаточно информации для разработки рабочей документации по изготовлению заготовок в заготовительных цехах. В реальных производственных условиях чертёж исходной заготовки может представлять собой результат совместной работы технологов заготовительного и механического цехов (иногда к этой работе привлекают конструкторов изделия).

Выбор способов обработки поверхностей и назначение технологических баз. Качество детали обеспечивают постепенным ужесточением параметров точности и выполнением остальных технических требований на этапах превращения заготовки в готовую деталь. Точность и качество поверхностного слоя отдельных поверхностей формируют в результате последовательного применения нескольких методов обработки.

Каждая деталь может быть представлена в виде сочетания элементарных поверхностей, таких, как плоскости, цилиндры, конусы, торы, а также более сложных фигурных поверхностей, например винтовых, шлицевых, зубчатых и пр. В результате многолетней практики установлены наиболее рациональные типовые способы механической обработки для каждой элементарной поверхности. Выбор того или иного способа определяется комплексом факторов, среди которых учитывают: конфигурацию, габаритные размеры, материал и массу деталей, объём выпуска, принятый тип и форму организации производства; оборудование и оснастку, имеющиеся в распоряжении и др. К главным факторам также относят точность, производительность и рентабельность каждого способа. Например, получить плоскую поверхность небольшой площади с примерно одинаковым качеством на детали из чугуна можно: цилиндрическим и торцовым фрезерованием; строганием, точением и протягиванием; плоским и ленточным шлифованием; шабрением и т.д. Выбор способа тесно связан ещё и со стадией процесса обработки. Обдирочная, черновая, предварительная (промежуточная), чистовая и окончательная (отделочная, тонкая) обработки одной и той же поверхности чаще выполняются разными способами, например черновое и чистовое зенкерова- ние отверстия, а затем его развёртывание или шлифование.

Исходными данными для составления последовательности обработки отдельных поверхностей служат чертежи и технические требования к деталям и заготовкам, а также существующие технические возможности и организационные условия. Выбор методов обработки для определённой поверхности можно разделить на три основных этапа:

  • 1. В соответствии с требованиями к точности размеров и качеству поверхностей, указанным на чертеже детали, с учётом размера, массы и формы детали назначают окончательный, последний метод обработки, обеспечивающий заданные требования.
  • 2. В соответствии с точностью размеров и качеством поверхностей, указанным на чертеже заготовки, назначают первый метод обработки.
  • 3. В соответствии с назначенными первым и последним методами обработки при необходимости назначают промежуточные. При этом придерживаются следующего правила: каждый последующий способ обработки должен быть точнее предыдущего. Это значит, что каждая очередная операция, переход или рабочий ход должны выполняться с меньшим технологическим допуском, обеспечивать повышение качества и снижение шероховатости обрабатываемой поверхности.

При определении количества промежуточных операций исходят из технических возможностей выбираемых методов обработки с точки зрения достигаемых экономической точности и качества поверхностей. Технологический допуск на промежуточный размер и качество поверхности, полученные на предшествующем этапе обработки, должны находиться в пределах, которые позволяют использовать намеченный последующий метод обработки. На последующую операцию рекомендуется принимать технологический допуск в 2-4 раза меньше предыдущего. Нельзя, например, после сверления производить чистовое развёртывание; нужно сначала перед чистовым развёртыванием выполнить зен- керование или черновое развёртывание и т.д. Число возможных вариантов маршрута обработки данной поверхности может быть значительным. Некоторые ограничения на их выбор могут оказывать такие факторы, как необходимость обработки данной поверхности совместно с другой; низкая жёсткость заготовки, препятствующая применению высокопроизводительных методов и др.

На практике при выборе методов обработки руководствуются рекомендациями таблиц средней экономической точности различных способов обработки, публикуемых в справочной и технической литературе по машиностроению. Основные из них представлены в таблицах 10.4-10.9.

В таблице 10.4 представлены точность и качество наружных цилиндрических поверхностей после применения различных методов обработки, а в таблице 10.5 - точность и качество обработки отверстий.

Таблица 10.4

Точность и параметры поверхностного слоя при обработке наружных цилиндрических поверхностей

Таблица 10.5

Точность и параметры поверхностного слоя при обработке отверстий

Метод обработки

Шероховатость

поверхности Ra, мкм

Глубина дефектного поверхностного слоя, мкм

Квалитет

Сверление и рассверливание

Зенкерован ие:

черновое

однократное литого или прошитого отверстия

чистовое после чернового зенкерования или сверления

Развёртывание:

нормальное

Протягивание:

черновое литого или прошитого отверстия

чистовое после чернового протягивания или после сверления

Растачивание:

черновое

чистовое

В таблицах 10.6-10.9 представлены значения точности расположения осей отверстий после различных методов обработки. Таблица 10.8 содержит величины отклонений межосевого расстояния отверстий при растачивании на станках различных типов, а также в зависимости от метода координирования инструмента. Таблица 10.9 содержит величины смещения оси отверстий в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра и применяемого инструмента.

Таблицы 10.6

Точность расположения осей отверстий при растачивании

Таблица 10.7

Точность расположения осей отверстий после сверления

Материал детали

Параметр

отверстия,

Чугун и алюминий

Сверло по ГОСТ 885- 77

назначения

исполнения

назначения

исполнения

Смещение оси отверстия относительно оси кондукторной втулки

Свыше 6 до 10

В таблице 10.8 представлены величины смещения осей отверстий после зенкерования в зависимости от обрабатываемого материала, диаметра и метода крепления инструмента, а в таблице 10.9 - величины смещения осей отверстий после развёртывания в зависимости от обрабатываемого диаметра и точности оснастки.

Точность расположения осей отверстий после зенкерования

Таблица 10.8

Материал детали

обрабаты ваемо го отверстия, мм

Алюминий

Крепление инструмента

плавающее

плавающее

плавающее

Смещение обрабатываемого отверстия относительно оси отверстия втулки

Свыше 12 до 18

Таблица 10.9

Точность расположения осей отверстий после развёртывания

Параметр

Точность кондукторной втулки

Повышенная

Смещение оси обрабатываемого отверстия относительно оси постоянной кондукторной втулки

Свыше 18 до 30

» 30 » 50 » 50 » 80

  • 0,042
  • 0,047
  • 0,052
  • 0,018
  • 0,038
  • 0,045
  • 0,049
  • 0,016

Расстояние между осями двух отверстий, обработанных одновременно на одной позиции автоматической линии

Параллельно с выбором способа обработки конкретной поверхности решаются вопросы базирования и закрепления (установки) заготовки в приспособлении или на станке.

Выбор технологических баз - это важный этап разработки любого технологического процесса. Исходными данными в этом случае являются чертежи и технические условия на изготовление детали и заготовки. Следует чётко представлять общий план обработки заготовки.

В зависимости от конструкции обрабатываемой детали возможны разные варианты базирования, например:

  • - простые детали полностью обрабатываются за одну или несколько операций с одного установа на автоматах, агрегатных станках, в приспособлениях-спутниках автоматических линий. Заготовку базируют по необработанным поверхностям, т.е. используют черновые технологические базы;
  • - детали обрабатываются в несколько установов (возможно на различных станках). На большей части операций соблюдается принцип постоянства баз, т.е. заготовку базируют на одни и те же предварительно обработанные поверхности. Повышается однотипность приспособлений и схем установки;
  • - сложные детали повышенной точности обрабатывают с соблюдением принципа постоянства баз. Перед заключительным этапом технологического процесса, т.е. отделочной обработкой, поверхности, используемые в качестве баз, подвергают повторной (отделочной) обработке;
  • - принцип постоянства баз не соблюдается. Заготовку базируют на различные последовательно сменяемые обработанные поверхности. Для отдельных операций применяют одновременное базирование по обработанным и необработанным поверхностям. Такой вариант обработки требует повышенного внимания и приводит к необходимости пересчёта конструкторских размеров. В противном случае несоблюдение принципа постоянства вызывает возникновение или увеличение погрешностей расположения поверхности, снижающих точность обработки;
  • - обработка деталей с последовательной многократной сменой одних и тех же баз, например, при последовательном черновом и чистовом шлифовании на магнитной плите с последовательным переворачиванием заготовки.

В условиях единичного и мелкосерийного производства часто используют проверочные базы. Положение заготовки на станке определяют с помощью разметки и выверки, а для закрепления широко применяют ручные механические зажимы.

В серийном и массовом производстве в основном пользуются контактными и настроечными базами. Настроечные базы особенно эффективно используют при многоинструментальной обработке на станках-автоматах и полуавтоматах, на автоматических линиях и станках с ЧПУ. Для закрепления заготовок здесь чаще применяют пневматические, гидравлические и прочие высокопроизводительные зажимные устройства, обеспечивающие надёжное закрепление заготовок с постоянными силами.

Во всех случаях стремятся совместить технологические базы с конструкторскими и измерительными, что позволяет исключить погрешность базирования и выполнять размеры с использованием полного поля допуска, установленного конструктором.

Технологические базы назначают на стадии проработки вариантов выполнения технологической операции, т.е. на этапе предварительного рассмотрения и сравнения между собой возможных способов обработки поверхностей заготовки, а также ориентировочного выбора оборудования и оснастки, необходимых для реализации этих способов. Например, подрезка торца шестигранной заготовки может осуществляться точением, фрезерованием, протягиванием, шлифованием и другими способами. Для каждого из них при базировании заготовки используют свой комплект баз.

Так, для подрезки торца на токарном станке заготовку устанавливают в трёхкулачковый самоцентрирующий патрон. В базировании участвуют две направляющих (двойная направляющая) и опорная базы. Заготовка лишается пяти степеней свободы (рис. 10.1, а). Для фрезерования торца заготовку зажимают в тиски (со специальной губкой), при этом грань заготовки служит установочной, ребро - направляю-

Рис. 10.1.

щей, а торец - опорной базой. Используют полный комплект баз с лишением заготовки всех шести степеней свободы (рис. 10.1, б). Аналогичное базирование осуществляют при обработке торца в специальном приспособлении к вертикально-протяжному станку (рис. 10.1, в). Короткие заготовки шлифуют на магнитной плите плоскошлифовального станка (рис. 10.1, г).

Заготовку базируют на противолежащий торец, используе- мый в качестве установочной базы. Лишение заготовки всего трех степеней свободы для данного варианта выполнения технологической операции вполне достаточно.

В целях сокращения числа вариантов схем базирования рекомендуется по возможности использовать типовые схемы установки.

При выборе баз учитывают и такие соображения, как удобство установки и снятия заготовки, удобство и надёжность её закрепления, возможность подвода режущих инструментов и (Ч)Ж с различных сторон заготовки и пр. По выбранным базам [|н>рмулируют требования к точности и шероховатости поверхностей.