ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СБОРКИ ИЗДЕЛИЙ
.pdfЦель технологического маршрута – дать общий план обработки заготовки при изготовлении детали, наметить содержание и последовательность технологического процесса.
При установлении общей последовательности обработки рекомендуется учитывать следующие положения:
–каждая последующая операция должна уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности;
–в первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить чистовой технологической базой для после-
дующих операций, а затем следует обрабатывать поверхности,
скоторых снимается наибольший слой материала;
–вначале следует производить операции, при которых возможно появление брака из-за внутренних дефектов заготовки;
Обработка остальных поверхностей ведется в последовательности, обратной их точности: чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается;
–технологический процесс изготовления детали завершается обработкой той поверхности, которая является наиболее точной и имеет наибольшее значение для эксплуатации изделия;
–технический контроль назначают после тех стадий обработки, где наиболее вероятно появление брака, перед сложными и дорогостоящими операциями и после окончания изготовления детали.
Операции технологического процесса изготовления детали целесообразно располагать в следующей последовательности:
–обработка базовых поверхностей;
–черновая обработка;
–получистовая обработка;
–чистовая обработка;
–термическая (химико-термическая) обработка;
–отделочная обработка.
Конкретный единичный технологический процесс изготовления детали может не содержать некоторых из перечисленных выше групп операций. Однако общая последовательность обработки в целом должна сохраняться.
При составлении конкретного технологического маршрута изготовления детали необходимо руководствоваться типовыми тех-
31
elib.pstu.ru
нологическими процессами изготовления деталей данного типа. Типовые технологические процессы являются информационной основой для разработки единичных технологических процессов, поэтому необходимо изучать их построения, приводимые в технической литературе.
Внекоторых случаях, прежде чем принять решение о методах
ипоследовательности обработки, необходимо произвести расчеты экономической эффективности отдельных вариантов и выбрать наиболее рациональные из них для данных условий производства. Методика расчетов приводится в работах [1.46, 1.47, 1.48].
После составления технологического маршрута обработки выбирают структуру операций, уточняют способы установки и закрепления заготовки, содержание и последовательность выполняемых переходов.
При разработке единичного технологического процесса
иструктуры операций необходимо стремиться к концентрации обработки, то есть объединению в одной операции максимального (целесообразного в данных условиях) числа переходов, выполняемых одновременно на одном рабочем месте. Применение технологического процесса с концентрацией обработки приводит к сокращению числа рабочих мест. Более высокая стоимость оборудования, используемого в технологическом процессе, разработанном на принципе концентрации операций (многоинструментальные, многопозиционные полуавтоматы и автоматы, многооперационные станки с ЧПУ и т.п.), как правило, окупается за счет увеличения производительности труда.
После определения последовательности и содержания технологических операций выбирают средства технологического оснащения: технологическое оборудование, в том числе контрольное
ииспытательное; технологическую оснастку, в том числе инструменты и средства контроля; средства механизации и автоматизации производственных процессов.
Выбор модели станка определяется, прежде всего, его возможностью обеспечить точность и качество обработки. Если эти требования можно обеспечить обработкой на различных станках, модель станка выбирают с учетом рекомендаций работ [1.25]:
32
elib.pstu.ru
–соответствие размеров станка габаритам изготавливаемых деталей;
–соответствующей мощности станка;
–возможности механизации и автоматизации процесса изготовления детали;
–наименьшей себестоимости изготовления детали;
–реальной возможности приобретения станка;
–необходимости использования имеющегося оборудования. Выбор технологического оборудования должен быть обосно-
ван экономическими расчетами.
Затем для каждой операции с учетом конкретной модели станка и способа установки и закрепления заготовки выбирают необходимые станочные приспособления, режущий, измерительный и вспомогательный инструмент и обосновывают его применение, определяют средства механизации и автоматизации.
Последовательность и содержание операций технологического процесса сборки изделия и рекомендации по выбору средств технологического оснащения приведены в работе [1.13].
В этом разделе пояснительной записки приводятся результаты работы по проектированию технологии обработки: обосновывается разработанный технологический процесс и изменения, внесенные в него по сравнению с базовым вариантом; выбор оборудования, оснастки; приводятся расчеты по обоснованию выбора вариантов и т.д.
Недопустимо давать просто описание технологического процесса (перечень операций и оборудования) без соответствующих пояснений и обоснований.
7.10.Расчет припусков и проектирование исходной заготовки [1.45–1.50]
После выбора оптимального способа получения исходной заготовки и разработки технологического маршрута изготовления детали определяют припуски на механическую обработку.
Для трех основных поверхностей детали – наружных цилиндрических поверхностей, внутренних цилиндрических поверхностей и торцов – определение операционных и общих припусков должно
33
elib.pstu.ru
быть произведено дифференциально-аналитическим методом, изложенным в работах [1.47, 1,48].
Результаты расчета оформляют в расчетно-пояснительной записке в виде таблиц. Для рассмотренных поверхностей в пояснительной записке приводят графические схемы расположения операционных и общих припусков и допусков [1.45, 1.46, 1.47, 1.48].
Для остальных поверхностей детали припуски допускается выбирать согласно действующим нормативным материалам с занесением результатов в сводную таблицу, приводимую в расчетнопояснительной записке.
По рассчитанным и выбранным величинам припусков выполняют рабочий чертеж исходной заготовки. На чертеже указывают размеры и допуски, литейные и штамповочные уклоны, технические условия на изготовление заготовки.
Чертежи заготовки из проката и листового материала не вычерчивают.
7.11. Разработка операционного описания ТП
На основании маршрутного описания технологического процесса (с учетом чертежа исходной заготовки) разрабатывают операционное описание технологического процесса и заполняют операционные карты.
Кроме уже имеющихся сведений – припуска на обработку, размеров, допусков и шероховатости поверхности готовой детали, конструкторских технологических и измерительных баз при разработке операционного описания назначают:
–модель станка;
–режущий инструмент;
–мерительный инструмент;
–смазочно-охлаждающую технологическую среду (СОТС);
–параметры режимов резания [1.10, 1.37, 1.38];
–нормы времени [1.10, 1.11].
Поименованные выше сведения заносят в операционные карты, карты эскизов и карты технического контроля.
34
elib.pstu.ru
7.11.1. Расчет режимов механической обработки
[1.10, 1.11, 1.37, 1.38]
Режимы механической обработки (режимы резания) для каждой операции рассчитывают в следующей последовательности:
–по величине операционного припуска определяют число рабочих ходов и глубину резания;
–определяют максимальную технологически допустимую по-
дачу;
–выбранную подачу согласуют с паспортными данными станка (как правило, выбирают ближайшее меньшее значение);
–по формулам теории резания (для двух-трех операций) или по нормативам (для остальных операций) устанавливают скорость резания (с учетом стойкости инструмента и многоинструментальной наладки);
–по скорости резания рассчитывают число оборотов шпинделя
вминуту;
–расчетное число оборотов шпинделя уточняют с паспортными данными станка (как правило, выбирают ближайшее меньшее значение);
–определяют тангенциальную составляющую силы резания или крутящий момент;
–подсчитывают эффективную мощность на шпинделе станка и определяют потребную мощность двигателя станка, сравнивая ее с фактической мощностью (при необходимости корректируют выбор станка по мощности).
При выборе режимов обработки (резания) на многоинструментальную обработку необходимо учитывать специфику расчета, изложенную в работах [1.37, 1.38].
Для двух-трех операций (по указанию руководителя курсового проекта) режимы резания рассчитывают по формулам теории резания и корректируются по данным станка. Значения режимов резания (как расчетные, так и выбранные по справочникам) по всем операциям механической обработки заносят в сводную таблицу, приводимую в расчетно-пояснительной записке, и в технологическую документацию (технологические карты).
35
elib.pstu.ru
7.11.2. Расчет технических норм времени [1.10, 1.11]
Для каждой операции технологического процесса изготовления детали необходимо определить технически обоснованную норму времени. При массовом типе производства определяют расчетноаналитическим методом норму штучного времени, а при серийном производстве расчетно-аналитическим методом определяют норму штучно-калькуляционного времени.
Нормы времени определяют в следующей последовательности:
–по установленным режимам резания вычисляют основное (машинное) время;
–по содержанию каждого перехода устанавливают вспомогательное время с учетом возможных совмещений переходов и перекрытий элементов штучного времени;
–рассчитывают время на обслуживание рабочего места (организационное и техническое);
–рассчитывают время на отдых и естественные надобности;
–при серийном типе производства определяют подготовитель- но-заключительное время на партию деталей;
–суммируют составляющие штучного времени;
–при серийном типе производства штучно-калькуляционное время определяют путем суммирования штучного времени и части подготовительно-заключительного, приходящегося на одну деталь из партии.
Основное и вспомогательное время на выполнение наиболее распространенных сборочных переходов приводится в общемашиностроительных нормативах [1.10, 1.11].
При поточной организации сборки длительность всех операций должна быть равной или кратной такту выпуска.
Для двух-трех операций (для которых производился подробный расчет режимов резания) в пояснительной записке приводят данные определения технически обоснованных норм времени рас- четно-аналитическим методом.
Нормы времени (как расчетные, так и выбранные по справочникам) по всем операциям механической обработки заносят:
36
elib.pstu.ru
–в сводную таблицу, приводимую в пояснительной записке;
–в технологическую документацию маршрутного и операционного описания технологического процесса (маршрутные и операционные карты) изготовления детали или сборки изделия.
7.11.3.Определение профессий
иквалификации исполнителей [1.53]
Профессии рабочих и их квалификация (разряд), необходимые для выполнения определенной работы, определяют по тарифноквалификационному справочнику [1.53]. Сведения о разряде исполнителя (рабочего) заносят в технологические карты (маршрутные и операционные).
7.11.4.Размерный анализ технологического процесса
ирасчет операции на точность [1.10, 1.11, 1.48–1.52]
Размерный анализ технологического процесса – это совокупность расчетно-аналитических процедур, осуществляемых при разработке и анализе технологического процесса.
При разработке и анализе технологического процесса изготовления детали необходимо произвести:
–выявление и расчет номинальных и предельных значений технологических размеров, определяемых условиями процесса обработки;
–вычисление номинальных и предельных значений всех промежуточных размеров по всем переходам и операциям процесса обработки;
–прогнозирование возможных максимальных значений припусков на обработку поверхностей по операциям и переходам, при этом минимальные значения припусков должны были быть определены до выполнения размерного анализа расчетом или по таблицам;
–выявление технологичной (с позиций механической обработки) расстановки размеров заготовки;
–расчет номинальных и предельных размеров заготовки.
При разработке и анализе технологического процесса сборки необходимо произвести проверку:
37
elib.pstu.ru
–собираемости сборочных единиц, комплектов и изделий;
–обеспечения заданных предельных значений выходных характеристик изделия или его элементов путем задания экономичных норм точности для элементов, входящих в состав изделия, или решение обратной задачи;
–целесообразность выбора типа сборки по уровню взаимозаменяемости.
Для оценки точности изготовления детали необходимо построить технологическую размерную цепь, звеньями которой являются операционные размеры и припуски, получаемые по мере последовательного выполнения технологического процесса, а также окончательные размеры детали.
С помощью технологических размерных цепей следует решить задачу обеспечения точности при изготовлении изделия.
Расчеты операций на точность необходимо производить при оценке вновь создаваемого технологического процесса для операций, выполняемых по 5-му – 11-му квалитетам точности.
Обработка деталей по 14-му – 16-му квалитетам точности на станках не вызывает затруднений и не требует специальных расчетов на точность.
На точность размера влияет большое число факторов. Основные из них: точность приспособления, влияние базирования и закрепления заготовки в приспособлении, точность настройки инструмента на размер, экономическая точность метода обработки.
Условие обеспечения точности обработки рассчитывают по формуле
≤δ,
где – суммарная погрешность обработки; δ – допуск на обрабатываемый размер.
= ε + н + обр,
где ε – погрешность установки заготовки в приспособлении; н – погрешность настройки инструмента на размер; обр – погрешность, связанная с методом обработки.
38
elib.pstu.ru
б2 2з пр2 ,
где б – погрешность базирования; з – погрешность закрепления;пр – погрешность, обусловленная неточностью изготовления от-
дельных элементов и приспособления в целом и погрешностью установки приспособления на станке.
7.12. Оформление технологической документации
[11–1.14, 1.17, 1.32, 1.44, 1.47]
Разработанный магистрантом единичный технологический процесс должен быть оформлен в соответствии с требованиями Единой системы технологической документации (ЕСТД) на соответствующих бланках технологической документации.
Требования к курсовому проекту магистранта предусматривают оформление технологического процесса изготовления детали или сборки изделия в виде комплекта технологической документации, включая маршрутное и операционное описания технологического процесса.
В курсовом проекте по дисциплине допустимо альбом технологической документации ограничить оформлением следующих документов:
–титульный лист;
–маршрутные карты;
–операционные карты;
–карты эскизов;
–карты технического контроля;
–ведомость оснастки.
Оформленные на соответствующих бланках документы должны нести исчерпывающую информацию о технологическом процессе, оборудовании, инструментах, режимах обработки, трудоемкости операций, разрядах работ.
Правила заполнения бланков технологической документации регламентированы государственными стандартами, приведенными
39
elib.pstu.ru
в списке литературы (раздел «Дополнительные источники информации»).
Комплект технологической документации технологического процесса изготовления детали или сборки изделия должен быть сброшюрован и подписан магистрантом и руководителем.
7.13. Конструкторская часть
Конструкторская часть курсового проекта должна содержать:
–разработку конструкции 1–2 станочных приспособлений, применяемых в разработанном технологическом процессе;
–разработку конструкции 1 контрольного приспособления, применяемого в разработанном технологическом процессе.
Для конструктивной разработки следует принимать комплект средств технологического оснащения, который в целом или в отдельных частях предусматривал бы элементы самостоятельной разработки магистранта.
При выполнении курсового проекта магистрант в качестве одной из составляющих частей технического задания получает чертеж детали (или сборочной единицы) изготавливаемых или собираемых на существующем производстве, в котором разработана технологическая оснастка. В связи с этим задача по проектированию средств технологического оснащения сводится к модернизации существующих конструкций на основе изучения их работы
впроизводственных условиях в период прохождения производственной практики.
Сборочные чертежи спроектированных магистрантом средств технологического оснащения должны быть выполнены с соблюдением требований Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). На сборочных чертежах должны быть проставлены размеры
сдопусками и отклонениями на основные сопряжения деталей, определяющие точность обработки изготовляемого изделия в проектируемом приспособлении, наладочные, габаритные, контрольные и координирующие размеры. Все детали приспособления (технологической оснастки) нумеруют и в соответствии с требованиями ЕСКД состав-
40
elib.pstu.ru