11.2. Основные этапы разработки технологических процессов

Разработка технологических процессов состоит из вза­имосвязанных этапов, для которых определены конкретные задачи, а также основные документы и системы, обеспечивающие решение этих задач.

Анализ исходных данных для разработки технологического процесса

Располагая конструкторской документацией на изделие, необ­ходимо ознакомиться с назначением и конструкцией предмета труда, а также с требованиями его изготовления и эксплуатации.

Одним из основных документов для решения задач на данном этапе являются сведения о программе выпуска изделия, которые используют при выборе типа производства.

Другой основной документ — архив производственно-техниче­ской документации — дает возможность получить необходимые сведения о производственных условиях, в которых намечено выполнять технологический процесс (средства технологического оснащения, площади, транспортные средства и др.).

Выбор действующего типового, группового технологического процесса или поиск аналога единичного процесса

В соответствии с конструкторской документацией по техноло­гическому классификатору формируют код изделия, на основании которого изготовляемое изделие относится к соответствующей классификационной группе [23].

При отсутствии соответствующей классификационной группы технологический процесс разрабатывается как единичный.

Выбор исходной заготовки и методов ее изготовления

В конструкторской документации устанавливают материал и марку изделия, необходимую термическую обработку. В опреде­ленных случаях учитывают предпочтительный метод получения исходной заготовки (штамповка, литье и др.).

Используя эти данные, классификатор заготовок, документа­цию на типовой или групповой технологический процесс, стан­дарты и технические условия на заготовки и исходный материал, технолог определяет вид исходной заготовки и выбирает метод ее изготовления.

Выполнение этапа заканчивается технико-экономическим обоснованием выбора заготовки, методика которого приведена в работе [1].

Выбор технологических баз

Решение задач, связанных с выполнением данного этапа, подробно рассмотрено в гл. 3.

Составление технологического маршрута обработки

На этом этапе определяют последовательность выполнения технологических операций или уточняют эту последовательность по типовому или групповому технологическому процессу.

Составление технологического маршрута — это решение слож­ной многовариантной задачи, в результате которого принимают общий план обработки изделия, намечают содержание технологи­ческих операций, определяют состав технологического оснащения.

Для решения этой задачи приводим методические рекоменда­ции. При этом надо учитывать, что различные детали машин образуются сочетанием разнообразных поверхностей. Наиболее распространены цилиндрические и плоские поверхности. Многие детали машин имеют винтовые и зубчатые поверхности. Для облегчения их изготовления и эксплуатации они стандартизованы. Редко используют специальные фасонные поверхности (фасонные кулачки, копиры и т. п.).

По ГОСТ 21495—76 все поверхности деталей изделий машино­строения можно разделить на четыре вида: 1) исполнительные поверхности — поверхности, с помощью которых деталь выполняет свое служебное назначение; 2) основные базы — поверхности, с помощью которых определяют положение данной детали в изде­лии; 3) вспомогательные базы — поверхности, с помощью которых определяют положение присоединяемых деталей относительно данной; 4) свободные поверхности — поверхности, не соприкасаю­щиеся с поверхностями других деталей.

Поверхности первых трех видов можно объединить в одну основную группу. 118

Обеспечение заданной точности и качества поверхностей основной группы с наименьшими затратами труда и издержками производства является главнейшей задачей технологического процесса.

Заданные точность и качество основной группы поверхностей, размеры, масса и форма детали дают возможность определить необходимые методы окончательной обработки этих поверхностей, что предопределяет выбор средств технологического оснащения (СТО). Каждому методу окончательной обработки предшествуют промежуточные методы и соответствующие СТО. При этом исходят из того, что каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего.

Одновременно устанавливают методы обработки вспомогатель­ных поверхностей.

Решение задачи по выбору методов обработки всех поверх­ностей детали сводится к определению содержания технологиче­ского процесса, выявлению необходимости осуществления трех стадий обработки: черновой, чистовой и отделочной.

На первой стадии выполняют операции черновой обработки всех поверхностей. На этой стадии удаляется основная масса материала. Обработка сопровождается интенсивным нагревом заготовки и инструмента, большими силами резания, которые тре­буют соответствующих сил закрепления заготовки и приводят к значительным деформациям технологической системы — источ­никам образования погрешностей обработки. Удаление большого количества материала позволяет выявить дефекты заготовок (например, раковины в отливках и др.), которые могут быть своевременно устранены или станут основанием для прекращения дальнейшей обработки вследствие непригодности заготовки. После черновой обработки возникают деформации заготовки в результате перераспределения остаточных напряжений в ее материале, кото­рое наиболее интенсивно происходит при снятии с заготовки наружных слоев материала.

Для выполнения черновых операций выбирают наиболее мощ­ное и менее точное оборудование, а также используют рабочих более низкой квалификации, чем при выполнении чистовых и отделочных операций.

На второй стадии осуществляются операции чистовой обра­ботки, в результате которых завершается обработка одних поверх­ностей или происходит подготовка других поверхностей к после­дующей, более точной обработке.

Третья стадия — отделочная обработка; на этой стадии обра­батывают поверхности с точностью по 6—7-му квалитету и полу­чают параметр шероховатости поверхности Ra — 0,32 мкм и менее [21].

Отделочные методы обработки предусматривают в конце тех­нологического процесса, так как черновые операции выделяют в самостоятельную первую стадию, а также из опасения поврежде­ния окончательно обработанных поверхностей во время много­кратных установок заготовок на оборудовании и при транспорти­ровании.

Следует отметить, что разделение технологического процесса на указанные три стадии обработки не во всех случаях целесооб­разно. Например, при обработке заготовки с повышенной точ­ностью и качеством поверхностей технологический процесс начи­нается с чистовой и даже с окончательной обработки. Если заго­товка жесткая, поверхности небольших размеров могут быть окончательно обработаны в начале технологического процесса. При обработке заготовок из пруткового материала на револьверных станках и автоматах не отделяют черновую обработку от чистовой.

При разработке технологического маршрута необходимо учи­тывать требования к взаимному расположению поверхностей. Если, например, предъявляются высокие требования к соосности поверхностей вращения, следует стремиться к их обработке в одной операции с одной установки.

В связи с невысокими требованиями к точности и качеству свободных поверхностей их обработка заканчивается на стадии чистовых или даже черновых операций и по возможности вклю­чается в качестве перехода в операции, где обрабатываются поверхности основной группы.

На ранее обработанных поверхностях производится нарезание зубьев, шлицев, резьбы, фрезеруются лыски, канавки, сверлятся отверстия и др. Обработку этих видов выделяют в самостоятельные операции. Методы обработки различных поверхностей рассмотрены в разд. 3.

В начале технологического маршрута, используя первоначаль­ные базы, обрабатывают поверхности, которые будут использованы в качестве технологических баз для дальнейшей обработки.

При формировании содержания операции учитывают возмож­ность объединения тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.

В тяжелом машиностроении обрабатывают крупногабаритные и тяжелые заготовки, что вызывает необходимость сокращения числа их перестановок со станка на станок. Это характерно также для мелкосерийного производства.

При разработке технологического маршрута важно определить, когда будет выполняться термическая обработка. Технологический процесс будет проще и экономичнее, если механическая обработка не прерывается термическими операциями. Это возможно преду­смотреть, если заготовка подвергается только предварительной термической обработке, которая заключается в отжиге, нормализа­ции или улучшении материала заготовки.

После выполнения черновых операций, в случае необходимости, в технологическом процессе предусматривается промежуточная термическая обработка: для улучшения обрабатываемости мало­углеродистых, в том числе легированных малоуглеродистых, стальных заготовок предусматривается нормализация; старение предусматривается для крупных отливок ответственных деталей с целью снятия остаточных напряжений в материале заготовки.

После термической обработки (закалка и отпуск) заготовки до получения HRQ, > 40 необходимо использовать для дальней­шей механической обработки абразивные инструменты. Это необ­ходимо учитывать при составлении технологического маршрута.

При наличии в технических условиях требования повысить твердость отдельных поверхностей (чаще до HRC₃ = 55...60) посредством их цементации и последующей закалки необходимо науглероживать эти поверхности. Все другие поверхности должны быть защищены от цементации различными способами: омеднением, повышенным (на глубину цементации) припуском, который уда­ляют после цементации, но до закалки, а также комбинацией отмеченных способов.

Поверхности, подлежащие цементации, предохраняют от омед­нения, покрывая их диэлектриком, чаще лаком.

В маршрутной технологии механической обработки предусмат­ривается технический контроль соответствия параметров требова­ниям, заданным чертежом и техническими условиями.