книги / Основы технологии машиностроения
..pdf
352 Построение технологических процессов в машиностроении
П р о д о л ж ен и е табл . 7
Операция
Многоместная обработка нескольких по верхностей несколькими инструментами па раллельно-последовательно
П рим ер
Предварительное
В случае проектирования процесса для действующего производства необходимо учитывать наличное оборудование и его загрузку.
Оставшиеся после отбора варианты операций, применение которых в данном случае возможно, сопоставляются по производительности
.с учетом, конечно, заданного выпуска. При отборе вариантов построе ния станочных операций в целях повышения производительности
.оставляют те из них, которые обеспечивают возможность сокра щения расчетной длины обработки. Расчетная длина обработки может быть сокращена, например, путем многорезцового обтачи вания и двустороннего сверления, применением многониточной фрезы вместо дисковой резьбовой фрезы или резца при нарезании резьбы, а также применением метода радиальной подачи при обра ботке тел вращения. Производительность станочных операций эффек тивно повышается также за счет уменьшения доли вспомогательного времени в штучном путем полного перекрытия основным временем
ипутем .уменьшения его продолжительности. Например, применяя винторезные головки с разжимными плашками и гайкорезные головки с утопающими плашками, исключают необходимость реверсирования
изначительно сокращают холостой ход.
Для сопоставления проектируемых вариантов операций по про изводительности можно ограничиться сравнением штучного времени операции, на которой выполняется наибольший объем механической обработки, с суммой штучных времен операций, охватывающих тот же
.объем обработки при другом варианте.
Проектирование технологических процессов производства деталей 353
Выбор варианта операции определяет тип станка и его наладки (одноинструментная или многоинструмектная наладка), а также тип приспособления для установки обрабатываемых заготовок (одномест ное или многоместное приспособление).
Типичным для способа индивидуального получения заданных размеров является построение станочной операции с одноместной обработкой; для нее характерно: 1) совмещение ряда последователь ных технологических переходов, выполняемых одним или несколь кими последовательно сменяемыми инструментами; 2) совмещение нескольких технологических переходов, выполняемых несколькими инструментами параллельно на многосуппортных токарных или строгальных станках и многошпиндельных продольно-фрезерных станках; при этом операция выполняется иногда за несколько установов.
Многоместная обработка при способе индивидуального получе ния заданных размеров несколько усложняет установку заготовок необходимостью выверки и применяется поэтому лишь в тех случаях, когда многоместной обработкой достигается сокращение штучного времени, т. е. когда выигрыш в машинном времени перекрывает повышенные затраты вспомогательного времени. При этом после довательное расположение заготовок может быть оправдано лишь в тех случаях, когда конфигурация заготовок исключает большие холостые пробеги и достигается сокращением времени на врезание и сход инструмента; параллельное расположение заготовок оправ дывается при возможности производить параллельную их обра ботку несколькими инструментами, например на продольно-стро гальных станках с двумя вертикальными и двумя боковыми суп портами.
В тяжелом машиностроении применяется также параллельная обработка нескольких элементарных поверхностей заготовки посред ством переносных агрегатных силовых головок и станков, устанавли ваемых либо на самой заготовке, либо на той же плите, на которой установлена обрабатываемая заготовка; в этом случае машинное время определяется наиболее длительным технологическим переходом, перекрывающим машинные времена остальных переходов.
Таким образом намечаются операции, совокупность которых пред ставляет собой технологический процесс обработки детали.
Далее производят уточнение операций, т. е. для каждой опера ции выбирают модель станка в соответствии с размерами обрабаты ваемой заготовки; решают вопрос о базировании и закреплении заго товки, иногда с проведением расчетов, определяющих ожидаемые погрешности, составляют в необходимых случаях зскиз установки; назначают технологические переходы и инструмент для их выполне ния; определяют режимы резания с учетом заданного темпа обработки и назначают квалификационный разряд работы в соответствии с зна ниями, уменьем и навыками, которые требуются для выполнения операции.
23 К о в а н
354 |
Построение технологических процессов в машиностроении |
||
|
Для способа автоматического получения размеров характерно |
||
применение многоинструментных наладок. |
расчленяется |
||
на |
Проектирование |
многоинструментной наладки |
|
следующие этапы. |
по переходам |
||
|
1. Составление |
плана размещения инструмента |
|
и предварительный расчет режимов резания, применительно к задан ному темпу обработки.
2.Конструктивная разработка оснастки с окончательной компо новкой инструмента и корректирование режимов резания.
3.Составление наладочной карты, включая размещение инстру ментов, обозначенных присвоенными им шифрами, подбор необхо
димых копиров, шестерен и т. п., окончательное уточнение режимов резания и определение штучного времени.
4. Составление рабочих чертежей оснастки.
Проектирование станочной операции и многоинструментной на ладки станка сопровождается технологическими расчетами режимов резания, настроечных размеров, действующих сил, жесткости техно логической системы, ожидаемой точности обработки при заданных измерительных и принятых установочных базах, величины рабочих и холостых ходов, чисел оборотов и т. п.
Расчет и назначение режимов резания при многоинструментной наладке станка должны обеспечить согласованную работу всех инстру ментов, участвующих в выполнении проектируемой операции.
Глубина резания определяется припуском на обработку с учетом изложенных уже соображений об однократной или черновой и чистовой обработке.
Подача при обработке жесткой заготовки определяется для каж дого инструмента независимо от работы других инструментов; при этом подача суппорта принимается по наименьшей подаче из ряда величин подачи, допустимых для всех инструментов, которыми оснащен данный суппорт (головка, оправка и т. п.). При недостаточно жесткой заготовке подача выбирается, во избежание прогибов заго товки и вибраций, с учетом суммарной силы резания всех участвую щих в работе инструментов. Выравнивание времени, затрачиваемого на рабочий ход суппортов, достигается корректированием подач. При этом определяют время рабочего хода лимитирующего суппорта и приравнивают к нему время рабочих ходов остальных суппортов.
Время рабочего хода каждого суппорта
= (IM)
где Lpx — длина рабочего хода суппорта;
s т— величина минутной подачи суппорта. Для лимитирующего суппорта имеем
^-Ит
Проектирование технологических процессов производства деталей 355
Приравнивая время рабочего хода каждого суппорта к времени рабочего хода лимитирующего суппорта, получаем
^lini |
L p x |
"lim s
откуда искомая минутная подача суппорта s равна:
|
s = |
(155) |
|
Him |
|
где slim — минутная подача лимитирующего суппорта; |
опреде |
|
Lpx — длина |
рабочего хода суппорта, для которого |
|
ляется |
подача; |
|
L]im — длина рабочего хода лимитирующего суппорта.
Длина рабочего хода определяется как сумма длин подвода, врезания, резания и схода инструмента.
При расчете скоростей резания предварительно определяются скорости резания и числа оборотов для всех инструментов отдельно без учета многоинструментной настройки.
Для одношпиндельных и многошпиндельных станков с общим числом оборотов всех шпинделей (токарные автоматы и полуавтоматы) принимают число оборотов по лимитирующему инструменту.
Для станков с общей минутной подачей (многошпиндельные сверлильные станки и головки) при определении скорости резания исходят из минутной подачи по лимитирующему инструменту.
Для станков с независимыми числами оборотов и минутными пода чами (многошпиндельные вертикальные полуавтоматы, агрегатные станки) принимают скорости резания и числа оборотов в минуту, дающие при рассчитанной подаче время рабочего хода каждого суппорта или шпинделя, равное времени рабочего хода суппорта или шпинделя, несущего лимитирующий инструмент.
При проектировании технологических операций для многостаноч ного обслуживания должны быть соблюдены следующие условия:
а) при параллельной обработке поверхностей заготовки необхо дима непрерывность обработки до конца рабочего хода суппорта, а при последовательной или параллельно-последовательной много инструментной настройке станка — автоматичность переключения станка;
б) времена выполнения всех операций, составляющих загрузку группы станков многостаночного обслуживания должны быть равны между собой или кратны наименьшему;
в) время рабочего хода суппорта должно быть равно или больше суммы времени, затрачиваемого на снятие и установку заготовок (/сч), и времени, затрачиваемого на переход рабочего от станка
к станку (tpx > *сц + ^п е р е х )*
г) станки должны обладать механизмом автоматического выклю чения подачи при окончании рабочего хода суппорта.
23*
356 Построение технологических процессов в машиностроении
Эти требования диктуются условиями работы при многостаночном обслуживании.
Проектирование технологических процессов производства машин и их элементов является творческой деятельностью технолога; ■поэтому не могут быть созданы какие-либо правила, общие для всех случаев разработки технологических процессов. В результате твор ческой инициативы технологов-проектантов создаются иногда новые технологические решения и новые типы технологического оборудо вания.
Изложенные основные направления и руководящие указания имеют целью лишь облегчить труд технолога при разработке им техно логических процессов и обеспечить рациональное решение этой
сложной задачи |
с наименьшей затратой времени. |
В условиях |
массового и крупносерийного производства в ряде |
случаев представляется целесообразным запроектировать техноло гическую операцию на специальном станке. В каждом подобном случае должно быть разработано задание на проектирование данного специального станка. Заданием определяется: 1) тип станка с краткой характеристикой его конструкции; 2) назначение станка с указа нием наименования и номера детали и операций по технологическому процессу, для которой станок предназначается; 3) производительность в штуках (деталях) в час или смену; 4) характеристика обрабатывае мого материала (его марка, предел прочности и твердость); 5) общее число позиций, включая загрузочные позиции; 6) ориентировочные режимы обработки, т. е. глубины резания, скорости подачи, скорости резания, числа оборотов и величины рабочих ходов по отдельным
позициям с указанием |
величин, |
в пределах |
которых |
должна |
|
быть обеспечена возможность регулирования |
при |
настройке станка; |
|||
7) характеристика смазочно-охлаждающей |
жидкости, способ ее |
||||
подачи, рабочее давление |
и расход |
жидкости в |
единицу |
времени; |
|
8) указания о применяемом приспособлении — специальном или нор мализованном со ссылкой на нормаль, об автоматическом или ручном закреплении заготовки и о применяемом приводе (пневматический, гидравлический или электрический) при автоматическом закреплении заготовки; 9) характеристику тока для питания электродвигателя; J0) указание о кнопочном или рычажном управлении станком; 11) особые условия техники безопасности, вызываемые спецификой
.обрабатываемой детали и режимами обработки.
К заданию на проектирование специального станка должны быть приложены следующие материалы: 1) чертежи заготовки в том виде, в каком она поступает на операцию, для которой проектируется станок, и после выполнения этой операции; в чертеже указывается вес заготовки, размеры с допусками и чистота поверхностей до и после обработки; должны быть показаны принятыми условными обозна чениями — базирующие поверхности и места крепления заготовки. При проектировании многопозиционного станка чертежи должны быть даны для каждой позиции; 2) чертежи или эскизы специального
Проектирование технологических процессов производства деталей 357
инструмента, если он применяется при выполнении проектируемой операции; 3) карта технологического процесса обработки детали, для которой проектируется станок; 4) карта выполняемой на проекти руемом станке операции, включая все технологические переходы; 5) для деталей, находящихся в производстве, рекомендуется прило жить операционные карты действующего технологического процесса с указанием нормы штучного времени или нормы выработки, а также основного и вспомогательного времени; 6) технические условия на выполнение проектируемой операции, которые могут быть изло жены на эскизе наладки.
При разработке задания на проектирование специального станка необходимо учитывать возможность некоторых изменений как кон струкции детали, так и технологии ее обработки. Поэтому целесо образно предусмотреть агрегатный тип станка, обусловливающий в случае необходимости менее сложную замену его элементов и, как было уже сказано, возможность регулирования элементов резания.
Разработка прогрессивных технологических процессов в круп носерийном и серийном производстве имеет свои особенности. Известно, что поточно-массовое производство, особенно автомати зированное, имеет большие технико-экономические преимущества перед серийным производством.
В поточном производстве достигается более высокая производительность труда и более низкая себестоимость изделий за счет приме нения высокопроизводительного оборудования и технологической оснастки и за счет внедрения новых технологических процессов; при этом сокращается цикл производства и повышается степень использования производственных площадей.
В серийном производстве не удается полностью использовать преимущества поточного производства из-за недостаточного объема выпуска. При небольшом объеме выпуска не может быть обеспечена полная загрузка оборудования одной технологической операцией, и за ним закрепляется несколько операций по обработке одной детали или различных деталей.
При соответствующем построении технологического процесса, удачных конструкциях технологического оснащения и проведении необходимых организационных мероприятий в серийном производ стве оказывается целесообразным создание групповых поточных
линий. |
располагается |
В групповых поточных линиях оборудование |
|
по принципиальному технологическому маршруту |
закрепленных |
за линией близких по конфигурации и размерам деталей нескольких наименований; все закрепленные за линией детали обрабатываются на ней периодически пропускаемыми партиями, и в каждый данный момент линия работает как непрерывно-поточная линия. Переход от обработки одной заготовки к обработке другой заготовки возможен иногда без переналадки линии, а в других случаях производится частичная переналадка.
358 Построение технологических процессов в машиностроении
Успех применения поточных линий этого типа и их эффективность по сравнению с обычным серийным производством зависит от затрат времени на переналадку оборудования и степени совершенства тех нических средств переналадки.
Проектированию технологических процессов для групповых поточ ных линий предшествует классификация всех изготовляемых дета лей по технологическим признакам: 1) по типу применяемого при выполнении основных операций оборудования и его размерам; 2) по методу установки заготовки для обработки и типу необходимого приспособления; 3) по требуемой точности и качеству поверхностей обрабатываемых деталей.
В крупносерийном производстве со значительным объемом вы пуска могут быть созданы групповые поточные линии для двух-трех наименований, весьма близких по форме и размерам деталей. Такие групповые поточные линии не требуют переналадки.
При меньшем объеме выпуска за групповой поточной линией закрепляется уже значительное количество наименований деталей, степень технологического подобия которых неизбежна снижается.
Однако такие групповые поточные линии при благоприятных условиях могут работать без переналадки. Оборудование комплек туется и располагается по технологическому маршруту наиболее сложных и трудоемких деталей в группе, а другие детали группы могут обрабатываться с пропуском некоторых станков.
Групповые поточные линии, работающие с переналадкой обору дования и технологической оснастки при переходе к обработке дру гой детали, носят название переменно-поточных линий. На таких линиях иногда также возможна обработка с одной наладкой несколь ких наиболее близких по технологическому процессу деталей.
Групповые поточные линии, в том числе и переменно-поточные, могут быть автоматическими.
Примерами таких линий могут служить автоматическая линия для обработки десяти типоразмеров зубчатых колес и автоматическая линия для обработки валов-роторов электродвигателей восьми типо размеров.
При одинаковом выпуске валов-роторов в смену на линии по срав нению с изготовлением по старой технологии трудоемкость механи ческой обработки одного вала снизилась с 0,41 до 0,11 часа, а себе стоимость — с 2,5 до 1,68 руб. Вместо 19 станков, обслуживаемых 19 рабочими, автоматическую линию из девяти станков обслуживают трое рабочих; средний выпуск валов на единицу оборудования возрос с 18 до 38 шт., а средний выпуск на одного производственного рабо чего — с 18 до 114 шт. в смену.
Для внедрения переменно-поточных линий необходимо, чтобы экономия во времени обработки закрепленных за ней деталей была больше затрат времени на переналадку для их изготовления.
Время, необходимое для переналадок линии в течение, например, месяца, определяется, с одной стороны, конструктивно-технологи
Проектиривание технологических процессов производства деталей 359
ческими условиями выполнений переналадки, а с другой стороны» числом переналадок за тот же период времени, что обусловливается размером партий запуска деталей и установленной периодичностью запуска.
Для переменно-поточных линий обязательна одинаковая после довательность использования станков при наладке на любую деталь или группу деталей, хотя обработка отдельных деталей возможна, как уже сказано, с пропуском некоторых станков.
Если при изготовлении группы деталей отдельные операции могут выполняться на одних и тех же станках при однотипной наладке, а другие операции требуют различных станков и не могут быть выпол нены по групповому технологическому процессу, целесообразно на общих операциях применять групповые наладки. В этом случае в группу нужно подбирать такие детали, для которых операция, выполняемая на станке с групповой наладкой, является основной по трудоемкости.
Если группы деталей со сходным технологическим процессом по основным операциям требуют одинакового оборудования и техно логического оснащения, но не могут обрабатываться на групповой поточной линии из-за малой серийности выпуска, их целесообразно обрабатывать по типовому технологическому процессу. В этом слу чае за счет использования нормализованных приспособлений и инстру ментальных наладок повышается степень оснащенности технологи ческого процесса, а вместе с этим снижается трудоемкость и себестои мость изготовления деталей.
Вопросы проектирования технологических процессов для группо вых поточных линий могут рассматриваться только в конкретном приложении к изделиям. Общие же соображения по проектированию групповых наладок, используемых как раздельно, так и в групповых поточных линиях, могут быть изложены применительно к отдельным типам станков [104].
Групповые наладки токарно-револьверных станков имеют много вариантов.
Установка заготовок в цанге или патроне делает доступными для обработки не только наружные и торцовые поверхности детали, но и отверстия. Большое количество устанавливаемых в револьвер ной головке и в резцедержателе суппорта инструментов при наличии системы независимых инструментов позволяет обрабатывать указан ные поверхности деталей при разнообразных сочетаниях их по вза имному положению и по размерам.
Групповые наладки, не требующие переналадки, проектируются так, что на каждую деталь настраивается только часть позиций револьверной головки и суппорта, а в других позициях размещаются инструменты для обработки других деталей группы; при этом неко торые позиции используются для обработки нескольких деталей,
На фиг. 232 приведена наладка револьверного станка на обработку трех деталей, показанных на фиг. 233.
