2. Проектирование технологических процессов изготовления деталей

   1. Анализ исходной информации и выбор метода получения заготовки

По рассчитанному такту выпуска и коэффициенту серийности определяется тип производства. Если такт выпуска значительно превосходит предполагаемую длительность отдельных операций обработки, то деталь должна изготовляться по принципам серийного или единичного производства и обработку заготовок целесообразно вести партиями. Рассчитанные или установленные партии корректируются при последующей детальной разработке технологического процесса.

Перед проектированием технологического процесса необходимо изучить рабочий чертеж детали, технические условия на ее изготовление и условия ее работы в изделии.

Сначала по геометрическим проекциям и сечениям уясняется конфигурация детали, выявляются формы всех поверхностей детали и их пространственное взаимное расположение, т.е. должно быть четкое пространственное представление о детали.

При последующем обходе поверхностей изучаются их размеры и требуемая точность (допуски, посадки). Особое внимание следует уделять при этом простановке размеров с целью выявления возможности совмещения технологических и измерительных баз.

Затем изучается требуемая по чертежу точность формы поверхностейи точность их взаимного расположения (перпендикулярность, параллельность, соосность и т.п.).

Анализ точности формы и размеров основных или служебных поверхностей дает основание составить представление о методах окончательной обработки и о числе ступеней обработки указанных поверхностей, а анализ системы простановки линейных координирующих размеров –выявитьконструкторские базы и предварительно наметить последовательностьобработки основных поверхностей.

Затем необходимо изучить материал детали, проанализировать требования по механическим свойствам и по термической обработке. Это необходимо для правильного решения вопросов о методах обработки (резанием, ЭХО и др.), о членении технологического процесса на этапы, о способах выполнения окончательных, отделочных и упрочняющих операций.

Выбор заготовки является многовариантной задачей. Принимается вариант заготовки, при котором обеспечивается минимум суммы технологических себестоимостей по заготовительному и механическим цехам.

Основными факторами, определяющими вид заготовки, являются материал детали, ее конфигурация и габаритные размеры. Часто вид заготовки определяется чертежом: если это литейный сплав, то заготовкой будет отливка; если деформируемый сплав, то заготовкой будет прокат или поковка.

Большое влияние на выбор заготовки и способ ее получения оказывает объем выпуска изделий, сроки изготовления, наличие соответствующего оборудования, технологические характеристики материала (литейные свойства, способность претерпевать пластические деформации при обработке давлением и т.п.).

После решения вопросов о виде заготовки и способе ее получения можно решить задачу о ее форме. Последняяопределяется с учетом возможностей и требований технологии заготовительного процесса (литья, штамповки).

2. Составление планов обработки основных поверхностей и маршрута технологического процесса изготовления детали

Работу по проектированию технологических процессов изготовления деталей целесообразно начать с установления планов (маршрутов) обработки ее отдельных поверхностей по операциям или переходам в порядке повышения точности. Такие маршруты необходимы также для расчета промежуточных и общих припусков на механическую обработку, а также промежуточных размеров заготовки по технологическим операциям (переходам) обработки.

При неавтоматизированном методе разработки технологических процессов эта работа выполняется технологом одновременно с анализом рабочего чертежа детали и документально не фиксируется. При автоматизированном проектировании техпроцессов «планы обработки поверхностей» являются важным исходным технологическим документом, во многом определяющим уровень техпроцесса.

На число ступеней обработки и на состав планов обработки поверхностей детали влияют следующие факторы:

• точность формы и размеров заготовки;

• требуемая по чертежу точность формы и размеров рассматриваемой поверхности;

• наличие и характер термической обработки;

• требуемая по чертежу точность соотношений (расположения) поверхностей;

• поверхности, выполняющие роль технологических баз, требуют на 1…2 ступени обработки больше по сравнению с обычными;

• требования по качеству поверхности.

Для установления числа ступеней обработки поверхностей используются справочные и заводские нормативы, а такжепрактический опыт технологов.

В состав технологического процесса войдут все ступени обработки, которые были намечены в планах обработки отдельных поверхностей. Для сложных деталей целесообразно весь массив планов обработки отдельных поверхностей зафиксировать в виде таблиц.

При изготовлении точных деталей маршрут механической обработки делят на этапы (стадии):предварительную (черновую), промежуточную (чистовую) и окончательную (отделочную).

На первом этапе снимают основную массу металла в виде припусков и напусков на всех поверхностях; на втором – постепенно повышают точность поверхностей (для некоторых поверхностей он может быть окончательным); на третьем – обеспечивают заданные точность и качество поверхностного слоя.

Деление технологического процесса на этапы обосновывается следующими обстоятельствами:

1. Если обрабатывать точную поверхность сразу и окончательно, то в результате перераспределения внутренних напряжений, вызванных черновой обработкой других поверхностей, она неизбежно потеряет свою точность; кроме того, эта поверхность может быть повреждена при последующем закреплении и при транспортировке между операциями.

2. При снятии больших припусков при черновой обработке происходит нагрев заготовки и если сразу обработать поверхность начисто, то возникнут погрешности формы и размеров.

3. При наличии термообработки отделение чистовой обработки от черновой становится обязательным.

4. Разделение процесса обработки на этапы целесообразно также с точки зрения рационального использования технологического оборудования и рабочих.

Следующим шагом в проектировании технологического процессаизготовления детали является разделение процесса на операции, т.е. составление маршрута обработки. Проектируемый техпроцесс, в зависимости от сложности детали, объема выпуска и конкретных производственных условий, может быть разделен на различное число операций. При этом нужно исходить из двух различных принципов: принципа концентрации и принципа дифференциации операций.

Более прогрессивным является путь построения процесса с использованием принципов механической концентрации (замена установов позициями или механизированная смена инструмента; сами переходы при этом органически не объединяются) илитехнологической концентрации (простые переходы объединяются в сложные – на многорезцовых, многошпиндельных, агрегатных и т.п. станках).

Цель составления маршрута обработки – дать общий план обработки заготовки, наметить содержание операций техпроцесса и выбрать тип оборудования.

При установлении последовательности обработки нужно руководствоваться следующими положениями:

1. Сначала обрабатывают поверхности, которые будут базовыми на последующих операциях; затем обрабатывают остальные поверхности в последовательности, обратной степени их точности.

2. В начало маршрута выносят обработку той поверхности, относительно которой на чертеже координировано большее число других поверхностей.

3. При невысокой точности исходной заготовки сначала следуетобрабатывать поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления литейных и других дефектов).

4. Операции обработки поверхностей, имеющихвторостепенное значение и не влияющих на точность параметров детали (сверление мелких отверстий, снятие фасок, удаление заусенцев и т. п.), следует выполнять в конце ТП, но до операций окончательной обработки ответственных поверхностей.

5. В конец маршрута желательно также выносить обработку легкоповреждаемых поверхностей (наружные резьбы, шлицы, зубья и т.п.).

6. В том случае, когда заготовку подвергают термической обработке, для устранения возможных деформаций нужно предусматривать правку заготовок или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданной точности и шероховатости.

7. При достаточно жесткой заготовке окончательную обработкуотдельных поверхностей можно выполнять в начале маршрута.Количество и место расположения в маршруте операцийтехнологического контроля зависит от сложности, точности и габаритов детали. Контрольные операции обязательно предусматриваются перед термообработкой и после изготовления детали.

Выбор оборудования зависит от следующих факторов:

• конфигурация и габаритные размеры заготовки;

• требуемая по характеру операции точность обработки;

• объем выпуска изделий, размер партии запуска;

• вид заготовки (штучная или из прутка) и др.

По виду (методу) обработки устанавливается группа станка(всего 9 групп): токарный (1‑я группа), сверлильный или расточной (2‑я группа) и т.д. В соответствии с назначением станка, его компоновкой, степенью автоматизации или видом применяемого инструмента определяется тип станка: токарный одношпиндельный, токарный многошпиндельный, токарно-револьверный полуавтомат, вертикально-фрезерный консольный и т.п.

Выбор типа станка, прежде всего, определяется возможностью обеспечить технические требования, предъявляемые к изготавливаемой детали. Если эти требования выполнимы на различных станках, то при выборе учитываются следующие факторы [17]:

1. соответствие основных размеров станка габаритным размерам обрабатываемой заготовки или нескольких одновременно обрабатываемых заготовок;

2. соответствие производительности станка годовой программевыпуска деталей;

3. возможность полного использования станка, как по времени, так и по мощности;

4. минимальная станкоемкость обработки;

5. наименьшая себестоимость обработки;

6. наименьшая отпускная цена станка;

7. реальная возможность приобретения станка;

8. необходимость использования имеющихся станков.

Выбор станка зависит от типа производства. Дляединичногопроизводства чаще всего применяют станки, отличающиесягибкостью и универсальностью формообразованияповерхностей, отсутствиемавтоматизации (универсальные станки с ручным управлением).

В мелкосерийном и среднесерийном производствах для обработки партий заготовок используют станки с меньшей универсальностью, но с большей производительностью и автоматизацией управления: токарно-револьверные полуавтоматы, барабанно-фрезерные, токарно-винторезные с ЧПУ, вертикально-сверлильные с ЧПУ и др.

В крупносерийном и массовом производстве используются станки с большой производительностью и с высоким уровнем автоматизации: агрегатные станки, гибкие автоматические линии из станков с ЧПУ, жесткие автоматические линии из агрегатных и специальных станков.

Для некоторых специфических деталей (коленчатые валы, лопатки компрессоров и турбин и др.) выбор оборудования длябольшинства операций предопределен независимо от типа производства.

Материальные и трудовые затраты на выполнение ТП указываются в маршрутной карте после окончательной разработки всех операций.