608

где ηз – нормативный коэффициент загрузки однономенклатурной поточной линии при двухсменной работе;

N – годовая программа выпуска изделий, шт.; τшт ср – среднее штучное время, мин;

Fg – действительный годовой фонд времени работы оборудования поточной линии, ч.

Такт выпуска на однономенклатурной поточной линии

60Fg .

N

Если коэффициент загрузки однономенклатурной поточной линии ηз составляет менее 0,6, то следует применять многономенклатурную поточную линию либо групповую форму организации ТП.

7.4. Анализ базового технологического процесса

Разработке нового эффективного ТП должен предшествовать анализ базового (существующего на предприятии или отрасли аналога технологического процесса). Анализ производится с целью изыскания возможностей совершенствования технологического процесса, повышения производительности и обеспечения качества обработки.

Анализ аналога ТП механической обработки включает следующий примерный перечень вопросов:

–целесообразность вида и метода получения исходной заготовки для заданных условий производства;

–правильность выбора черновых и чистовых баз;

–целесообразность применяемых методов обработки;

–правильность последовательности выполнения операций для достижения заданной точности поверхностей изделия;

–соответствие технологических возможностей применяемого оборудования требованиям точности и шероховатости поверхностей на операциях технологического процесса;

–степень концентрации операций;

–обоснованность назначенных параметров режима обработки;

–обоснованность оснащенности операций технологической оснасткой;

–производительность обработки;

–фактическое качество обработки.

Аналогично осуществляют анализ существующего ТП сборки изделия. Результаты анализа существующего ТП должны быть изложены в пояс-

нительной записке.

21

Недопустимо заменять анализ существующего ТП его описанием.

На основании анализа существующего ТП предлагаются возможные варианты по изменению ТП с целью его совершенствования и оптимизации.

7.5. Назначение стадий обработки

ТП механической обработки – это совокупность операций, выполняемых в определенной последовательности [24, 25, 43, 46, 47].

Несмотря на разнообразие форм деталей машин и множество методов механической обработки, существуют общие положения, которыми руководствуются при разработке технологического процесса.

Разрабатывают схему (последовательность операций) технологического процесса обработки.

ТП условно делят на стадии, каждая из которых преследует определенную цель. Многолетняя практика показала, что ТП механической обработки целесообразно делить на соответствующие стадии:

–обдирочная обработка;

–черновая обработка;

–получистовая обработка;

–чистовая обработка;

–тонкая отделочная (финишная) обработка.

Таким образом, каждую поверхность заготовки обрабатывают несколько раз на разных операциях. При этом каждая предшествующая операция подготавливает поверхность к обработке на последующей операции. Точность размеров и взаимного расположения поверхностей при этом последовательно повышается.

7.6. Выбор технологических баз

Правильный выбор баз (черновых и чистовых), а также способов установки и закрепления заготовки на станке при ее обработке является одним из наиболее важных вопросов при разработке ТП изготовления детали [41]. От этого зависит точность и качество обработки. В пояснительной записке должен быть обоснован выбор технологических баз [17, 41, 47].

При выборе баз следует руководствоваться следующими соображениями:

– необходимо по возможности реализовывать принцип совмещения баз (технологической, измерительной и конструкторской). При этом наилучшие по точности результаты будут достигнуты в случае, когда технологической и измерительной базой служит основная сборочная база, т.е. поверхности, которые определяют положение деталей в сборочной единице (например, центральное отверстие и торец зубчатого колеса);

22

–следует соблюдать принцип постоянства баз, т.е. в ходе обработки на основных технологических операциях необходимо использовать в качестве технологических баз одни и те же поверхности, в том числе искусственные базы, например центровые отверстия;

–в случае, если постоянство баз не может быть обеспечено, в качестве новой технологической базы используют обработанные поверхности. Если при этом базовая поверхность не является измерительной, то необходимо выполнить проверочный расчет допуска на обрабатываемый размер;

–технологическая база должна обеспечивать достаточную устойчивость

ижесткость заготовки, что достигается соответствующими размерами базовых поверхностей и их взаимным расположением;

–технологическую базу следует выбирать с учетом простоты и дешевизны зажимного приспособления, удобства установки детали и ее закрепления.

Выбранные в качестве технологических баз поверхности должны быть обработаны на первых операциях.

При выборе черновой технологической базы руководствуются следую-

щим:

–для заготовок, у которых обрабатывают не все поверхности, в качестве

черновой базы принимают поверхности, остающиеся необработанными. В этом случае обеспечивается более точное взаимное положение обработанных и необработанных поверхностей;

– для заготовок, у которых все поверхности обрабатываются, за черновую базу принимают поверхности, имеющие наименьшие припуски.

Черновые базовые поверхности должны быть по возможности гладкими, не должны иметь штамповочных или литейных уклонов, на них не должно быть литников, прибылей, плоскостей разъема моделей, штампов и форм.

Обычно на первой операции (или на одной из первых операций) целесообразно обработать ту поверхность, которая в дальнейшем будет служить чистовой технологической базой, т.е. будет наиболее важной с точки зрения установки и закрепления заготовки.

Для установки исходной заготовки на станке, при отсутствии у нее явной технологической базы, используют скрытые базы, например геометрическую ось вала, и создают искусственные (вспомогательные) базы, например центровые отверстия при обработке деталей типа вал.

При реализации автоматического метода получения точности размеров черновая установочная база принимается только для одного установа. Повторное использование этой черновой базы может нарушить взаимное расположение обрабатываемых поверхностей. Однако для заготовок, получаемых

23

точными методами литья или штамповки, это правило не является обязательным.

Чистовой технологической базой должна служить та поверхность (или сочетание поверхностей) заготовки (детали), относительно которой на чертеже координировано положение обрабатываемой поверхности (совмещение конструкторской, технологической и измерительной базы).

Точность, форма и размеры чистовой технологической базы должны обеспечивать хорошую устойчивость заготовки на установочных элементах приспособления, простоту и надежность закрепления заготовки.

7.7. Термическая обработка и ее место в технологическом процессе

Термическая обработка (ТО) преследует три основные цели:

–улучшить обрабатываемость материала и уменьшить внутренние остаточные напряжения – отжиг;

–улучшить микроструктуру стали, уменьшить внутренние остаточные напряжения, улучшить механические свойства стали и подготовить к последующей термической обработке – нормализация;

–улучшить физико-механические свойства материала в соответствии с техническими условиями чертежа – закалка и/или химико-термическая обработка (цементация, азотирование, цианирование, алитирование и т.п.).

Отжигу подвергают исходные литые, кованные и штампованные заготовки. Нормализацию, как правило, проводят после обдирки или черновой обработки.

Покупной стандартизованный прокат (круглый пруток, квадрат, шестигранник, периодический прокат, труба и т.д.) на предприятии – изготовителе изделия не подвергают ни отжигу, ни нормализации, эти операции производят централизованно на заводе – изготовителе проката для поставки обезличенному потребителю.

Закалка (объемная или местная) повышает твердость, прочность и износоустойчивость материала заготовки, но сопровождается изменением формы и размеров, поэтому ее производят перед чистовыми и отделочными операциями технологического процесса изготовления детали, когда обрабатываемые поверхности заготовки имеют небольшой припуск.

При местной закалке отдельных поверхностей после химико-терми- ческой обработки (ХТО), например при закалке рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес после цементации, в технологическом процессе должны быть предусмотрены операции защиты незакаливаемых поверхностей и поверхностей, не подвергающихся химико-термической обработке от поверхностного насыщения углеродом или азотом.

24

Кроме того, в технологическом процессе могут быть предусмотрены операции нанесения защитных гальванических покрытий.

Врезультате ТО или ХТО форма и размеры заготовки изменятся. В связи с этим необходимо увеличивать припуск на поверхности с искаженной формой и измененными размерами.

Обычно объемную закалку с последующим отпуском производят непосредственно перед чистовыми или отделочными операциями.

Вряде случаев применяют местную закалку путем местного нагрева токами высокой частоты (ТВЧ) и закалку с последующим отпуском отдельных поверхностей детали, например эвольвентные поверхности зубьев зубчатых

колес подвергают нагреву ТВЧ с закалкой и последующим отпуском. Вид ТО или ХТО и требования по механическим свойствам (твердости, вязкости, категории прочности и т.д.) материала указывают в технических условиях на рабочем чертеже детали. В случае местной ТО или ХТО в картах маршрутного описания ТП должны быть предусмотрены операции защиты поверхностей, которые не должны подвергаться ТО или ХТО.

7.8.Выбор вида и метода получения исходной заготовки

Вэтом подразделе [47, 75–84] необходимо провести краткий анализ метода получения заготовки существующего технологического процесса изготовления детали, выявить его преимущества и недостатки, привести сведения

оточности и экономичности получения заготовки.

На основании анализа конфигурации детали, ее назначения, технических условий изготовления, программы выпуска и условий производства следует выбрать рациональный метод получения исходной заготовки, обеспечивающий минимальную себестоимость изготовления.

При этом необходимо стремиться к максимальному приближению формы и размеров исходной заготовки к размерам детали. Это уменьшает расход материала и снижает трудоемкость механической обработки.

При выборе метода получения исходной заготовки для разрабатываемого технологического процесса изготовления изделия возможны следующие варианты:

–метод получения исходной заготовки принимают аналогичным существующему;

–метод получения исходной заготовки изменяют, но это не вызывает существенных изменений технологического процесса механической обработки;

–метод получения исходной заготовки изменяют, и в результате этого существенно изменяется ряд операций последующей механической обработки.

25

Впервом случае необходимо со ссылкой на специальную литературу обосновать оптимальность существующего метода получения исходной заготовки. Расчет себестоимости получения заготовки в этом случае производить нецелесообразно.

Во втором случае выбор нового метода получения исходной заготовки необходимо обосновать экономическим расчетом, для чего необходимо определить себестоимость получения заготовки в сравниваемых вариантах, и показать преимущества предлагаемого способа по сравнению с существующим способом получения исходной заготовки. Себестоимость заготовки определяют в соответствии с указаниями, приведенными в работе [47].

Втретьем случае, когда изменение способа получения заготовки существенно изменяет технологический процесс изготовления детали, оценка экономической эффективности должна производиться путем сравнения себестоимости изготовления изделия по сопоставляемым вариантам. При этом учитывают как себестоимость получения исходной заготовки, так и себестоимость последующей механической, термической, химико-термической и других видов обработки:

Сизд = Сзаг + Собр.

Себестоимость получения исходной заготовки Сзаг и себестоимость последующих видов обработки (механической, термической, химикотермической и др.) Собр определяют согласно указаниям работы [47].

Степень совершенства предлагаемого метода получения исходной заготовки необходимо оценить коэффициентом использования материала.

7.9.Содержание и последовательность технологических операций

ивыбор средств технологического оснащения

Выбор обработки отдельных поверхностей детали и последовательности выполнения операций делают, исходя из требований рабочего чертежа и с учетом размеров, массы изделия, вида и способа получения исходной заготовки

[1–14, 24, 25, 43, 46–48].

Вначале по заданным рабочим чертежом точности и шероховатости обрабатываемой поверхности намечают способ ее окончательной обработки. При этом следует руководствоваться справочными таблицами экономической точности и шероховатости обработки. Затем по известным свойствам исходной заготовки выбирают способ первичной (черновой) обработки поверхности. Зная способы окончательной и первичной обработки, намечают промежуточные способы обработки, при этом каждый последующий способ должен быть точнее предыдущего.

26

После того, как намечена последовательность обработки отдельных поверхностей, составляют маршрут обработки заготовки, выбирая из большого числа возможных вариантов решения оптимальный.

Цель технологического маршрута – дать общий план обработки заготовки при изготовлении детали, наметить содержание и последовательность ТП.

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 последующих операций, а затем следует обрабатывать поверхности, с которых 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;

–ТП 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 ТП изготовления детали целесообразно располагать в следующей последовательности:

–обработка базовых поверхностей;

–черновая обработка;

–получистовая обработка;

–чистовая обработка;

–термическая (химико-термическая) обработка;

–отделочная обработка.

Конкретный единичный ТП 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 ТП изготовления деталей данного типа. Типовые ТП являются информационной основой для разработки

27

единичных ТП, поэтому необходимо изучать их построения, приводимые

втехнической литературе.

Внекоторых случаях, прежде чем принять решение о методах и последовательности обработки, необходимо произвести расчеты экономической эффективности отдельных вариантов и выбрать наиболее рациональные из них для данных условий производства. Методика расчетов приводится в работах

[46–48].

После составления технологического маршрута обработки выбирают структуру операций, уточняют способы установки и закрепления заготовки, содержание и последовательность выполняемых переходов.

При разработке единичного ТП и структуры операций необходимо стремиться к концентрации обработки, т.е. к объединению в одной операции максимального (целесообразного в данных условиях) числа переходов, выполняемых одновременно на одном рабочем месте. Применение ТП с концентрацией обработки приводит к сокращению числа рабочих мест. Более высокая стоимость оборудования, используемого в ТП, разработанном по принципу концентрации операций (многоинструментальные, многопозиционные полуавтоматы и автоматы, многооперационные станки с ЧПУ и т.п.), как правило, окупается за счет повышения производительности труда.

После определения последовательности и содержания технологических операций выбирают средства технологического оснащения: технологическое оборудование, в том числе контрольное и испытательное; 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 работы [25]:

– соответствие размеров станка габаритам изготавливаемых деталей;

– соответствующая мощность станка;

– возможность механизации и автоматизации процесса изготовления детали;

– наименьшая себестоимость изготовления детали;

– реальная возможность приобретения станка;

– необходимость использования имеющегося оборудования.

Выбор технологического оборудования должен быть обоснован экономическими расчетами.

Затем для каждой операции с учетом конкретной модели станка и способа установки и закрепления заготовки выбирают необходимые станочные

28

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 [13].

В этом подразделе пояснительной записки приводятся результаты работы по проектированию технологии обработки: обосновывается разработанный технологический процесс и изменение, внесенные в него по сравнению с базовым вариантом; выбор оборудования, оснастки; приводятся расчеты по обоснованию выбора вариантов и т.д.

Недопустимо давать просто описание ТП (перечень операций и оборудования) без соответствующих пояснений и обоснований.

Конкретные сведения о ТП, приведенные в прил. 3, должны быть внесены:

–в маршрутное описание ТП изготовления детали или сборки изделия, оформленное в виде маршрутных карт согласно ГОСТ 3.1118–82;

–операционное описание ТП изготовления детали или сборки изделия, содержащее:

•операционные карты по ГОСТ 3.1404–86;

•карты эскизов по ГОСТ 3.1105–84;

•операционные карты технического контроля по ГОСТ 3.1502–82;

•ведомость технологического оснащения по ГОСТ 3.1122–84.

7.10.Расчет припусков и проектирование исходной заготовки

После выбора оптимального способа получения исходной заготовки и разработки технологического маршрута изготовления детали определяют припуски на механическую обработку [45–50].

Для трех основных поверхностей детали – наружных цилиндрических поверхностей, внутренних цилиндрических поверхностей и торцов – определение операционных и общих припусков должно быть произведено диффе- ренциально-аналитическим методом, изложенным в работах [47, 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 до-

пусков [45–48].

Для остальных поверхностей детали припуски допускается выбирать согласно действующим нормативным материалам с занесением результатов в сводную таблицу, приводимую в расчетно-пояснительной записке.

29

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 технологического процесса

На основании маршрутного описания ТП (с учетом чертежа исходной заготовки) разрабатывают операционное описание ТП 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 [10, 37, 38];

–нормы времени [10, 11].

Названные выше сведения заносят в операционные карты, карты эскизов и карты технического контроля (см. прил. 3).

Расчет режимов механической обработки

Режимы механической обработки (режимы резания) для каждой операции рассчитывают [10, 11, 37, 38] в следующей последовательности:

–по величине операционного припуска определяют число рабочих ходов и глубину резания;

–определяют максимальную технологически допустимую подачу;

–выбранную подачу согласуют с паспортными данными станка (как правило, выбирают ближайшее меньшее значение);

–по формулам теории резания (для 2–3 операций) или по нормативам (для остальных операций) устанавливают скорость резания (с учетом стойкости инструмента и многоинструментальной наладки);

–по скорости резания рассчитывают число оборотов шпинделя в минуту;

–расчетное число оборотов шпинделя уточняют с паспортным данными станка (как правило, выбирают ближайшее меньшее значение);

–определяют тангенциальную составляющую силы резания или крутящий момент;

30