книги / Основы технологии машиностроения

Проектирование технологических, процессов производства деталей 341

§ 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Основные направления при проектировании технологических процессов и выборе методов производства деталей машин.

Технологический контроль рабочих чертежей. Соображения о выборе способа автоматического или индивидуального получения заданных размеров. Выбор метода выполнения заготовки, первоначальная наметка базирующих поверхностей и общего плана процесса обработки.

Однопереходные и миогопереходные станочные операции. Одноместная и много­ местная обработка на станках. Одноинструментная и многоинструментная наладка станков Проектирование станочной операции и многоинструментной наладки стан­ ков.

Содержание заданий на проектирование специальных станков. Групповые поточные линии в серийном производстве Групповые наладки станков в серийном производстве. Основы проектирования групповых наладок на револьверных, кару­ сельных, многорезцовых, фрезерных и сверлильных станках. Проектирование груп­ повых технологических процессов; технологическая документация и ее значение для производства

Обеспечение выпуска из производства деталей машин, пол­ ностью отвечающих предъявляемым к ним техническим требованиям, является основной задачей при разработке технологических про­ цессов. Возможное уменьшение трудоемкости процессов произ­ водства, экономия материалов и снижение себестоимости при задан­ ном выпуске деталей машин являются основными направлениями при проектировании технологических процессов и выборе методов производства.

Иначе говоря,запроектированныйтехнологическийпроцессдолжен обеспечить при наименьшей себестоимости качество продукции, в полной мере соответствующее ее служебному назначению и условиям эксплуатации.

При проектировании технологических процессов на повышенный сравнительно с существующим выпуск необходимо учитывать, что задача повышения выпуска не должна решаться • простым умноже­ нием числа единиц оборудования на коэффициент повышения выпуска.

В этом случае должно быть предусмотрено повышение техноло­ гического уровня производства путем разработки соответствующих технологических и организационных мероприятий, а в ряде случаев должны быть изысканы новые технологические решения.

Разработку технологических процессов в машиностроении начи­ нают с тщательного изучения и технологического контроля рабочих чертежей в свете указанных направлений. Технолог должен прове­ рить наличие на чертеже всех данных, необходимых для изготовления изделия.

Применительно к деталям машин рабочие чертежи должны содер­ жать проекции, разрезы и сечения, обеспечивающие полное пред­ ставление о конструктивных формах детали; размеры с указанием допускаемых отклонений; классы чистоты обрабатываемых поверх­

342 Построение технологических процессов в машиностроении

ностей; допускаемые отклонения от правильных геометрических форм; допускаемые пространственные отклонения во взаимном положе­ нии элементарных поверхностей детали; вид и марку материала, применяемого для изготовления детали; вес детали с указанием, если это нужно, допускаемых отклонений, прочие технические требования, предъявляемые к детали и ее элементам (применяемая термообработка, твердость, покрытие поверхностей, балансировка и т п.).

Затем технолог должен проанализировать конструкцию детали в свете технологических требований, предъявляемых к конструктив­ ному оформлению деталей машин, изложенных в предшествующей главе.

Попытка охватить одновременно все вопросы, связанные с ана­ лизом рабочих чертежей, может привести к тому, что некоторые недостатки останутся незамеченными. Поэтому рекомендуется при проверке и анализе рабочих чертежей решить в последовательном порядке следующие вопросы.

1 Не представляет ли рассматриваемая конструкция техноло­ гических трудностей при ее осуществлении и нельзя ли ее упростить без ущерба для служебного назначения детали? Одновременно про­ веряется наличие всех необходимых для изготовления детали проек­

риваемую деталь армированной конструкцией, сварным или сбор­ ным узлом? Разумеется, что при этом должен быть пересмотрен в ряде случаев и вопрос о материале, применяемом для изготовления детали.

3.Возможно ли применение высокопроизводительных техноло­ гических методов при производстве анализируемой детали и не огра­ ничивает ли ее конструкция режимных условий обработки?

4.Всели размеры и классы чистоты, необходимые для изготовле­ ния детали, нанесены на чертеж и возможно ли непосредственное измерение заданных размеров?

5.Не возникает ли технологических трудностей при выдержи­ вании заданных допусков на размеры и требуемой чистоты поверх­ ностей? Увязаны ли они технологически, т. е. не потребуются ли дополнительные операции для получения указанной на чертеже чистоты поверхностей и вызывается ли это действительной необхо­ димостью?

6.Достаточно ли обоснованы допускаемые отклонения от пра­ вильных геометрических форм и увязаны ли они с геометрическими погрешностями станков?

7 Не вызовут ли технологических трудностей допускаемые про­ странственные отклонения и могут ли они быть выдержаны без услож­ нения технологического процесса?

8. Какие дополнительные операции должны быть введены при выдерживании предъявляемых к детали специфических технических требований (например, допустимых отклонений в весе детали)?

Проектирование технологических процессов производства деталей 343

Нет ли необходимости изменить в той или иной степени эти требо­ вания?

Разумеется, что для решения всех этих вопросов необходимо знать назначение детали и условия ее работы в собранном изделии. Поэтому нельзя ограничиваться изучением и анализом только рабочего чер­ тежа детали, а следует также изучить узел, в который она входит, и роль детали в собранном изделии.

Технологический контроль рабочих чертежей производится на базе материалов, изложенных выше, в главе III, § 1 «Характеристика технологических методов производства деталей машин» и главным образом применительно к содержанию § 2 главы V «Технологические требования, предъявляемые к конструктивному оформлению деталей машин».

Материал детали и объем выпуска определяют метод выполнения заготовки, который предварительно выбирается с учетом области применения каждого метода; конфигурации, размеров и веса детали, стойкости штампов, кокилей или пресс-форм, а также других харак­ теризующих признаков. Выбранный метод должен быть согласован с соответствующим технологом-заготовителем (кузнецом, сварщиком, литейщиком). При этом возможны изменения в чертежах, учиты­ вающие условия выполнения заготовок.

От вида принятой заготовки зависит построение процесса ее дальнейшей обработки. В частности, с методом выполнения заготовки связан вопрос о применении в процессе механической обработки метода автоматического получения заданных размеров или метода индивидуального их получения.

Метод индивидуального получения размеров при механической обработке применяют обычно для заготовок, изготовляемых также методом индивидуального получения размеров (поковок свободной ковки, крупных отливок в землю при формовке подеревянной модели); обработка таких заготовок методом автоматического получения раз­ меров на предварительно настроенных станках с установкой в при­ способлениях затруднительна из-за широких допусков на размеры и грубых пространственных отклонений. Более точные заготовки, изготовляемые методом автоматического получения размеров (горя­ чая штамповка, отливка в металлические формы и т. д.), обраба­ тываются также методом автоматического получения размеров.

Принятый метод получения размеров предъявляет к чертежу свои требования. Часто в зависимости от выбранной измерительной базы изменяется простановка размеров на чертеже или возникает необходимость во внесении в него новых размеров.

Точность заготовки в зависимости от метода ее выполнения и тех­ нические требования, предъявляемые к детали, определяют общие контуры технологического процесса механической обработки и рас­ членение его на этапы черновых, чистовых и отделочных операций.

Станки, на которых производится обдирочная и черновая обра­ ботка, вследствие переменной нагрузки при резании в связи с боль­

344 Построение технологических процессов в машиностроении

шими и неравномерными припусками теряют точность и не могут обеспечить выполнение требований, предъявляемых к чистовой обра­ ботке. Поэтому иногда целесообразно разделять черновые и чистовые операции и выполнять их на разных станках хотя бы и одного типо­ размера. Однако не всегда такое расчленение может быть признано целесообразным; в частности, оно не оправдано при обработке тяже­ лых деталей, когда каждая новая установка требует значительной затраты времени, а также в тех случаях, когда методы выполнения заготовок обусловливают небольшие и достаточно равномерные при­ пуски, це вызывающие резкой разницы в черновой и чистовой обра­ ботке.

Примером целесообразного разделения черновых и чистовых опе­ раций может служить точная обработка недостаточно жестких дета­ лей, когда следует предусматривать раздельную черновую и чистовую обработку с применением между ними, в целях стабилизации разме­ ров, естественного или искусственного старения для снятия внутрен­ них напряжений.

Отделочные операции в связи с их спецификой обычно отделяются от чистовой обработки. Однако в тяжелом машиностроении тонкую обработку выполняют часто на тех же станках, на которых произво­ дилась чистовая обработка.

Общие контуры технологического процесса механической обра­ ботки определяются, следовательно, в зависимости от конфигурации, размеров, веса детали, метода выполнения заготовки и предъявляе­ мых к детали технических требований. При этом можно руковод­ ствоваться следующими соображениями. В первую очередь наме­ чаются базирующие поверхности, которые должны быть обработаны в самом начале процесса. Для обработки базирующих поверхностей должна быть выбрана первичная черная база. Во всех случаях, когда это возможно, за первичную базу принимают удобные для установки черные поверхности, которые в дальнейшем не подвергаются обра­ ботке. Если таких поверхностей у детали нет, то предусматривают специальные приливы и бобышки, служащие первичной базой; при­ нимают также за первичную базу черные, обрабатываемые в дальней­ шем поверхности, положение которых по чертежу детали определено размером, заданным от обрабатываемой базирующей поверх­ ности .

Например, при обработке корпусных деталей за установочную базовую поверхность принимается обычно плоскость основания, для обработки которой за первичную базу принимаются либо основные отверстия детали, либо противолежащая плоскость. В целях умень­ шения пространственных отклонений между базирующими поверх­ ностями их следует обрабатывать с одной установки (например, пер­ пендикулярные опорную и направляющую базы) или обеспечивать

Учитывая возможное появление деформаций в результате пере­ распределения внутренних напряжений, рекомендуется сначала обра­ батывать поверхности, к которым не предъявляется жестких требо­ ваний точности, а затем более точные поверхности. Однако в целях своевременного выявления брака по раковинам и другим дефектам металла, сначала производят черновую, а если потребуется, то и чи­ стовую обработку поверхностей, на которых не допускаются эти дефекты, и в случае их обнаружения заготовку либо бракуют без дальнейшей излишней затраты труда, либо, если возможно, своевре­ менно исправляют обнаруженные дефекты. Отделочные операции производят в самом конце технологического процесса.

В целях сокращения длины пути перемещения деталей в цехе и во избежание возвратных движений порядок операций устанавли­ вают с учетом расположения оборудования в цехе, если это не ока­ зывает отрицательного влияния на конечные результаты обра­ ботки.

Технологические процессы обработки элементарных поверх­ ностей детали определяют в результате расчета припусков на обра­ ботку, на базе которого устанавливают, с учетом заданной точности и чистоты обработки, необходимые технологические переходы.

Расчет припуска на первый технологический переход с учетом всех погрешностей заготовки и предъявляемые к обрабатываемой поверхности требования определяют возможность ограничиться одно­ кратной обработкой или необходимость выполнения черновой и чи­ стовой обработки. В тех случаях, когда целесообразно по тем или иным соображениям деление стружки или включение дополнитель­ ного прохода в связи с узкими допусками на погрешности формы и пространственные отклонения, целесообразно производить чер­ новую, получистовую и чистовую обработки.

Необходимость отделочной обработки и выбор ее методов опре­ деляются техническими требованиями, предъявляемыми к обрабаты­ ваемой поверхности.

После расчета промежуточных припусков на обработку и опре­ деления необходимых технологических переходов подсчитывают про­ межуточные размеры заготовки по всем технологическим переходам, от готовой детали до черной заготовки включительно; при этом исход­ ными являются размеры, заданные рабочим чертежом детали, а рас­

стой точностью, которую могут обеспечить выбранные для техноло­ гических переходов методы обработки (см. приложения 5а и 56). Однако в сомнительных случаях необходимо проверять ожидаемую точность расчетом (см. главу II, §3 или 4). Этим заканчивается работа, предшествующая проектированию станочных операций, которые могут быть построены как однопереходные или многопереходные. Вместе

стем операция может быть запроектирована для одноместной обра­

346 Построение технологических процессов в машиностроении

ботки, когда на станок устанавливается только одна заготовка, или многоместной обработки, когда на станок устанавливаются две или несколько заготовок. В последнем случае обработка производится станко-партией, под которой понимают количество заготовок, одно­ временно установленных для обработки на станке. Заготовки могут обрабатываться параллельно, последовательно или параллельно­ последовательно. Обработка при этом может быть осуществлена при одноинструментной и многоинструментной настройке станка с последовательным, параллельным или параллельно-последова­ тельным порядком его работы в обоих случаях.

Учитывая изложенное, можно дать следующие определения. Однопереходная операция характеризуется обработкой одной поверхности у одной или нескольких деталей одним или несколькими

одинаковыми инструментами.

Многопереходная операция характеризуется обработкой несколь­ ких поверхностей у одной или нескольких деталей одним или несколь­ кими инструментами либо обработкой одной поверхности у одной или нескольких деталей несколькими разными инструментами.

Обычно технологический процесс включает как однопереходные, так и многопереходные операции.

Проектирование станочных операций затруднительно без систе­ матизации всего многообразия возможных при построении этих операций технологических решений. Систематизация этого обшир­ ного материала в виде приведенных в табл. 6 и 7 характеристик однопереходных и многопереходных операций значительно упрощает решение сложной задачи рационального построения станочных опе­ раций с учетом определенных производственных условий [ 105J.

При выборе варианта построения операции рекомендуется поль­ зоваться методом исключения. Исключение вариантов при предвари­ тельном их отборе производится по ряду признаков.

Конфигурация и габариты обрабатываемой заготовки определяют возможную станко-партию, порядок расположения заготовок на столе станка или в приспособлении (параллельный, последовательный или параллельно-последовательный), сложность наладки станков и вели­ чину холостых ходов при многоместной обработке.

Рациональное совмещение технологических переходов опреде­ ляется в зависимости от взаимного расположения обрабатываемых поверхностей и возможного размещения инструментов. Особенности конструкции заготовки, например ее нежесткость, могут служить причиной отказа от одновременного (параллельного) выполнения переходов.

Учитывая, что высокие точность и чистота поверхностей могут быть получены отделочной или тонкой обработкой, ее выделяют в особую операцию, либо по меньшей мере в особый переход.

Объем заданного выпуска определяет принимаемые методы обра­ ботки, а порядок технологических переходов определяется при рас­ чете припусков на обработку с учетом определенного вида заготовки.

Одноместная обработка одной поверхности одним инструментом

Одноместная обработка одной поверхности несколькими одинаковыми инструментами параллельно

Многоместная обработка одной поверх­ ности одним инструментом параллельно

Многоместная обработка одной поверх­ ности одним инструментом последовательно

Т а б л и ц а 7

Характеристика многопереходных станочных операций