Лабораторная работа №13 Разработка технологического процесса изготовления детали типа валика и освоение черновой токарной обработки.

1. Теоретические положения.

Наметив технологический процесс получения заготовки и уточнив количественные значения качественных показателей, которыми должны обладать заготовки, можно приступить к раз­работке технологического процесса обработки для перехода от заготовки к готовой детали. Разработку технологического про­цесса обработки детали удобно производить в следующей после­довательности.

1. После изучения служебного назначения детали в машине, технических условий и требований, которым она должна отвечать, а также выбора заготовки по каждой из поверхностей деталей необходимо установить требуемое уточнение ε_k (где k — порядко­вый номер поверхности, подлежащей обработке). Фактическое уточнение - отношение полей рассеяния заготовки партии полуфабрикатов _з к партии готовых деталей _д

.

2. Наметить последовательность обработки поверхностей де­талей, выявить возможность их одновременной обработки и наме­тить технологические базы.

3. Выяснить возможность получения требуемой величины уточнения ε_k путем подбора оборудования, обладающего необ­ходимыми данными.

4. При отсутствии возможности получения требуемой точно­сти каждой из поверхностей детали с одного перехода подобрать оборудование, обеспечивающее получение требуемой точности или уточнения с наименьшего количества переходов, т. е. обеспечива­ющее соблюдение равенства

, (1)

где ε_k - уточнение, которое необходимо получить при обработке заготовки для достижения требуемой точности детали по каждой из поверхностей; ε_i — уточнение, даваемое каждым видом выбранного оборудования; т — количество оборудования, необхо­димого для достижения требуемой точности детали.

5. Выяснить возможность совмещения переходов обработки поверхностей детали и сформировать из них операции.

6. Уточнить технологические базы, намеченные для исполь­зования на каждом выбранном оборудовании.

7. Выявить необходимую технологическую оснастку для вы­полнения каждой операции и разработать требования, которым должен отвечать каждый вид технологической оснастки (приспо­собление для установки детали, режущего инструмента, режущий инструмент, измерительный инструмент и т. д.).

8. Рассчитать и установить межпереходные размеры и допуски (по всем показателям точности).

9. Разработать другие варианты технологических процессов изготовления детали, начиная от полуфабриката, составить калькуляцию себестоимости деталей для каждого варианта и выб­рать наиболее экономичный вариант.

10. Оформить технологический процесс необходимой докумен­тацией.

11. Разработать технические задания на конструирование, если необходимо, новых видов оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструментов.

1.1 Разработка последовательности обра­ботки поверхностей деталей.

Анализ отрабо­танного чертежа детали, технических условий, которым она дол­жна отвечать, исходя из служебного назначения, позволяет уста­новить виды связей между всеми поверхностями, образующими конструктивные формы детали и показатели точности. Поскольку поверхности детали выполняют различные функции при работе детали в машине, то между ними требуется обеспечить и различную степень точности по каждому из ее показателей.

Например, из анализа служебного назначения корпуса ко­робки скоростей токарного станка видно, что в результате его обработки необходимо:

1) расположить оси отверстий под опоры шпинделя парал­лельно плоскостям оснований (основным базам) корпуса в двух перпендикулярных координатных плоскостях в пределах от 0,0 до 0,02/300 мм, при этом отклонение допускается от нуля до +0,02/300 мм в одну из сторон в каждой из координатных плос­костей, как это схематически показано на рис. 1;

2) расположить рассмотренные поверхности на расстоянии от плоскостей основания (основных баз) в пределах допуска 0,02—0,05 мм;

3) расположить оси отверстий под опоры каждого последую­щего валика параллельно оси предыдущего, с которым он связан кинематически в двух координатных плоскостях с точностью 0,02/300 мм и на расстоянии с точностью 0,05—0,07 мм;

4) расположить плоскую поверхность под крышку па­раллельно плоским поверх­ностям оснований (основной установочной базе); точность расстояния — 0,2—0,5 мм;

5) расположить торцовые плоские поверхности перпен­дикулярно к плоским поверх­ностям основания (основной установочной и направляю­щей базам); допуск - 0,02/300 мм; расстояние меж­ду торцовыми поверхностями должно быть выдержано в пределах допуска 0,3—0,5мм;

6) оси крепежных отверстий под фланцы опор шпинделя рас­положить перпендикулярно к торцовым плоскостям; расстояния до осей крепежных отверстий выдержать от оси поверхностей от­верстий под опоры шпинделя с допуском 0,1—0,2 мм;

7) оси крепежных отверстий под винты, крепящие крышку, расположить взаимно перпендикулярно в двух плоскостях.

Рис. 1. Схема связей между по­верхностями корпуса коробки ско­ростей:

а — плоскость основания; б — плос­кость под крышу; I — I — ось отверстий под опоры шпинделя; II— II — ось опор под один из валиков

Выше рассмотрены размерные связи и связи, определяющие относительные повороты поверхностей, составляющих кон­структивные формы корпуса. Аналогичным образом производится анализ и устанавливаются связи всех остальных поверхностей корпуса.

Из анализа связей можно сделать следующие выводы: 1) по­ложение всех плоских поверхностей определяется по отношению к основным базам корпуса как по размерным связям, так и по связям, определяющим относительные повороты поверхностей; 2) положение осей отверстий под опоры шпинделя определяется по отношению к основным базам; 3) положение осей отверстий опор под другие валики определяется по отношению одних к дру­гим, связанным с первыми кинематически; 4) положение осей кре­пежных отверстий определяется по отношению к ряду ранее пе­речисленных плоских и цилиндрических поверхностей. Изложен­ное частично схематически показано на рис. 1.

Из проделанного анализа видно, что точность расположения отдельных поверхностей (одних относительно других) различна. Учитывая точность заготовки, можно рассчитать требуемую величину уточнения ε, которую необходимо обеспечить в резуль­тате обработки каждой из поверхностей детали.

Установив уточнения, которые необходимо обеспечить между поверхностям детали в результате их обработки, т. е. зная задачу, можно перейти к установлению последовательности обработки отдельных поверхностей детали, к выбору в соответствии с этим технологических баз и к выявлению возможности совмещения переходов по обработке различных поверхностей во времени.

Совмещать переходы во времени можно исходя из возможностей их физического выполнения на одном и том же виде намечаемого оборудования.

Ранее было указано, что точность относительных поворотов поверхностей деталей при обработке на станках получается в большинстве случаев автоматически, в то время как точность расстояний и размеров достигается путем настройки. Эти обстоя­тельства оказывают решающее значение на установление последо­вательности обработки поверхностей, так как для получения точ­ности относительных поворотов используется принцип единства баз.

Сначала необходимо обработать те поверхности или их сочета­ния, относительно которых большинство других должно занять положение, требуемое служебным назначением. После этого, ис­пользуя обработанные поверхности в качестве технологических, а по возможности и измерительных баз, следует обработать дру­гие поверхности, координируемые относительно них. Наконец надо произвести обработку остальных поверхностей, которые дол­жны быть координированы относительно ранее обработанных и обработку которых физически нельзя совместить во времени.

В рассматриваемом примере (рис. 1), учитывая изложенное, необходимо:

1) обработать в первую очередь и с одной установки поверх­ности основания корпуса, выполняющие роль двух основных баз (установочной и направляющей);

2) используя эти поверхности в качестве технологических и измерительных баз, обработать: а) плоские поверхности, им параллельные (плоскость под крышку, плоские фланцы на перед­ней и задней стенках); б) плоские поверхности, расположенные перпендикулярно к поверхностям основания корпуса; в) поверх­ности отверстий под опоры шпинделя; г) поверхности отверстий под опоры других валиков, используя преимущества координат­ного метода достижения точности расположения осей отверстий; д) поверхности отверстий под опоры валиков, оси которых рас­положены перпендикулярно к оси отверстий опор под шпиндель;

3) использовать поверхности основных баз в качестве техно­логических для получения точности относительных поворотов осей крепежных отверстий; использовать другие поверхности, относительно которых оси крепежных отверстий должны распола­гаться на требуемых расстояниях, в качестве технологических баз для получения требуемой точности их расстояния; обработать крепежные отверстия на основных базах, на передней и задней стенках, для крепления крышки, на фланцах торцовых поверхно­стей; с одной установки нарезать резьбу в обработанных крепежных отверстиях каждой из групп.

Для обработки поверхностей основания корпуса, руководст­вуясь соображениями о выборе технологических баз для первой операции, в качестве таковых следует использовать: поверхность под крышку (установочная технологическая база), образующие двух отверстий под опоры шпинделя (направляющая база) и тор­цовую поверхность передней стенки корпуса (опорная база).

Из сказанного видно, что установление последовательности обработки поверхностей тесно связано с правильным выбором технологических измерительных баз.

Подлежащие обработке поверхности расположены обычно на различных стенках корпуса и поэтому их приходится обрабаты­вать с различных установок детали. Последовательность их обра­ботки может быть различной. Этот вопрос решается с учетом ряда соображений. Например, в первую очередь стремятся обработать те поверхности, на которых могут обнаружиться литейные дефекты (раковины, пустоты), чтобы не затрачивать бесполезно труд на обработку других поверхностей из-за возможного брака детали по дефектам литья. Последовательность обработки может быть обусловлена также желанием обеспечить возможно меньшее число перестановок и поворотов детали.

Наметив последовательность обработки поверхностей детали и возможность совмещения переходов по обработке различных поверхностей, следует выбрать способ и средства обработки, опре­делить количество переходов технологического процесса, необ­ходимых для того, чтобы перейти от заготовки к готовой детали и затем скомпоновать из переходов операции.

Выбор способов обработки и числа необходимых переходов. После предварительной наметки последовательности обработки всех поверхностей детали следует выбрать способы и средства обработки каждой из них и определить число переходов, необхо­димых для экономичного превращения заготовки в готовую де­таль.

На выбор способов, средств и числа переходов оказывают влия­ние следующие основные факторы: 1) требования к качеству, которым должна отвечать готовая деталь; 2) требуемые величины уточнения ε_k, которые необходимо обеспечить в результате обра­ботки каждой из поверхностей деталей; 3) число поверхностей, подлежащих обработке, и их относительное расположение на детали (соосно, на различных станках или одной и т. д.); 4) вели­чина уточнений ε, даваемых различными технологическими систе­мами при экономичной обработке деталей; 5) расчетные допуски по всем характеристикам качества, которым должны отвечать заготовки или детали, поступающие на оборудование, при помощи которого осуществляются тот или иной способ обработки (например, фрезерование, строгание, сверление), назовем «вход­ными» допусками; 6) технико-экономические показатели, харак­теризующие каждый способ обработки; 7) число деталей, подле­жащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу.

Учитывая все изложенное, при выборе способов обработки каждой из поверхностей детали (или сочетаний поверхностей) следует найти такой способ, который позволил бы экономично осуществить непосредственный переход от заготовки к готовой детали при обработке каждой из поверхностей, т. е. обеспечить получение требуемой величины уточнения ε. При этом желательно, чтобы все или возможно большее число поверхностей детали обрабатывались одним способом. Это позволит совместить наиболь­шее количество переходов во времени, уменьшить количество опе­раций, сократить трудоемкость, цикл и себестоимость обработки.

Поскольку в результате обработки каждой из поверхностей необходимо обеспечить получение своей величины уточнения ε, то при выборе способа обработки необходимо найти такой способ, который мог бы обеспечить наибольшую из всех величин уточнения одновременно обрабатываемых поверхностей. При соблюдении этого условия на всех остальных поверхностях получится требуе­мая величина уточнения.

Если такого способа обработки и оборудования подобрать нельзя, тогда приходится выбирать способы, произведение уточ­нений которых давало бы наибольшую из требуемых величин уточнения ε совместно обрабатываемых поверхностей детали.

Поскольку требуемую величину уточнения можно получить сочетанием различных способов обработки, осуществляемых на различном оборудовании, то необходимо из равнозначных, с точки зрения обеспечения требуемой величины уточнения ε, вари­антов выбрать тот, который дает наименьшую себестоимость.

Установив последовательность обработки поверхностей и выбрав способ обработки и необходимое оборудование и другие виды технологической оснастки и инструмента, производят расчет припусков на обработку и межпереходных размеров.