Технология оптического приборостроения

Раздел 3

ИЗГОТОВЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Глава 20. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ МЕТАЛЛА И ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ

ИХ КОНСТРУКЦИИ

20.1. Структура технологического процесса изготовления деталей

Основными элементами технологического процесса являются технологическая операция, установ, технологический переход, рабочий ход, вспомогательный ход.

Технологическая операция является основной единицей производственного планирования. С ее помощью определяют:

1)нормы времени и расценки;

2)требуемое количество рабочих, оборудования, приспособлений, инструментов;

3)себестоимость обработки.

Вслучае использования обычных станков технологические переходы осуществляются при неизменных режимах их работы. В станках с программным управлением внутри одного технологического перехода может происходить автоматическое изменение режимов обработки.

Рабочий ход – перемещение инструмента относительно заготовки, которое сопровождается изменением формы и размеров последней.

Вспомогательный ход – перемещение инструмента относительно заготовки, которое не сопровождается изменением размеров и формы, но необходимого для подготовки рабочего хода.

20.2. Свойства технологических процессов

Основными показателями технологического процесса являются технические, экономические, эргономические и эстетические, а также безопасность.

Технические:

1)точность;

2)стабильность;

3)надежность;

4)уровень автоматизации;

5)контролируемость;

6)процент выхода готовой продукции;

7)патентная чистота.

250

Экономические:

1)материалоемкость;

2)металлоемкость;

3)энергоемкость;

4)производительность.

Эргономические и эстетические:

1)удобство обслуживания станка;

2)гигиеничность.

Безопасность:

1)уровень токсичности;

2)уровень шума;

3)взрывобезопасность;

4)степень загрязнения окружающей среды;

5)пожаробезопасность.

20.3. Технологическая подготовка производства

Технологическая подготовка производства включает:

1)подбор типового технологического процесса;

2)выбор исходной заготовки и методов ее получения;

3)составление технологического маршрута;

4)разработку технологических операций;

5)выбор средств механизации и автоматизации, а также внутрицеховых средств транспортирования;

6)расчет режимов обработки;

7)нормирование технологического процесса (определение стоимости

работ);

8)определение требований техники безопасности и экологии;

9)оформление технологической документации.

20.4. Виды технологичности

Различают производственную и эксплуатационную технологичность.

Производственная технологичность призвана сократить средства и время на подготовку производства и процесс изготовления прибора (в том числе контроля и испытаний).

Эксплуатационная технологичность должна обеспечить сокращение времени и средств на техническое обслуживание прибора и его ремонт.

Повышением технологичности конструкции можно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства. Недооценка технологичности конструкции часто приводит к необходимости корректирования рабочих чертежей после их составления, а также к удлинению сроков подготовки производства.

251

Конструкция приборов должна быть удобной для обслуживания и ремонтопригодной, так как затраты на все виды ремонта часто превышают затраты на изготовление новых изделий. Повышение ремонтопригодности изделия обеспечивается легкостью и удобством сборки и разборки, а также возможностью замены узлов и восстановления наиболее сложных деталей.

20.5. Стадии технологичности

При проектировании прибора различают стадии эскизного проекта, технического проекта и разработки технической документации.

При отработке технологичности конструкции прибора на стадии эс-

кизного проекта производят:

1)выбор наиболее простой принципиальной схемы;

2)выбор базовой конструкции, которая должна быть положена в основу проектируемого прибора;

3)разбивку прибора на самостоятельные сборочные единицы;

4)обеспечение технологичности оригинальных вновь разрабатываемых деталей и выбор рациональных заготовок для них.

На стадии технического проекта определяют конструкцию прибора

вцелом и форму всех его деталей. Кроме того, на этой стадии решаются основные вопросы технологичности всех заготовок.

На стадии разработки рабочей документации проводят доработку чертежей по вопросам технологичности конструкции каждой детали и прибора в целом, при этом особое внимание обращается:

1)на проверку правильности простановки размеров и назначения оптимальных допусков, а также удовлетворения требований ТУ и производственных требований;

2)выбор наиболее дешевых и недефицитных материалов;

3)проверку соблюдения требований, предъявляемых к оформлению отдельных элементов конструкции заготовок (толщина стенок, радиусы переходов, уклоны, линии разъема и т. п.);

4)проверку соблюдения требований, предъявляемых к технологичности деталей при их механической обработке (доступ к местам обработки, наличие надежных поверхностей для крепления деталей на станке и т. д.);

5)сокращение разнообразия таких имеющих одинаковое функциональное назначение элементов конструкции, как диаметры, резьбы, шлицевые соединения, модули зубьев зубчатых колес и т. п. (унификация).

20.6. Общие требования к технологичности конструкции деталей

Конфигурация детали должна представлять собой сочетание простых геометрических форм, позволяющих применить высокопроизводитель-

252

ные технологические процессы, желательно на имеющемся оборудовании, а также предусматривать удобную и надежную базу для установки заготовки в процессе ее обработки.

Заданные точность и шероховатость поверхности детали должны быть обоснованы ее служебным назначением. Завышенные требования к точности и шероховатости вынуждают вводить дополнительные операции, удлиняют процесс обработки и увеличивают его трудоемкость, что в конечном итоге повышает себестоимость прибора.

Технологичность конструкции детали – понятие относительное. Для одной и той же детали она будет разной для различных типов производства. Технологичная деталь в единичном производстве может быть малотехнологичной в поточном и совершенно нетехнологичной в автоматизированном производстве.

Отработку на технологичность в конструкции детали следует производить не только в целях упрощения механической обработки, но и с учетом выполнения заготовительных процессов, а также сборки и ремонта, стремясь получить минимальную себестоимость и трудоемкость изготовления прибора в целом.

В крупносерийном и массовом производствах применение специального профильного проката сокращает, а часто даже исключает механическую обработку.

Следует избегать пересечений цилиндрических элементов заготовки между собой и цилиндрических элементов с призматическими.

Нежелательны конусообразные и клиновые формы. Детали сложной формы, не поддающиеся упрощению в цельном виде, целесообразно заменять сварными конструкциями из простых элементов.

При конструировании штамповок, получаемых на прессах холодной обработки посредством давления, рекомендуется руководствоваться следующими основными указаниями:

1.Геометрическая форма заготовок должна обеспечивать возможность их свободного извлечения из штампа.

2.Боковые поверхности должны иметь уклоны.

3.Переходы от одной поверхности к другой необходимо осуществлять с закруглениями. Не допускать острых углов.

4.Конструкция заготовки должна допускать разъем штампов по плоскости (нежелателен разъем по ломаной линии или криволинейной поверхности).

При получении заготовок прессованием (горячей обработкой посредством давления, т. е. используется расплавленный металл) выступы и ребра на поверхности заготовки не должны быть близко расположены друг

кдругу, так как это затрудняет течение металла и заполнение полостей пресс-формы.

253

20.7. Общие требования к технологичности конструкции деталей при механической обработке

Общие требования, предъявляемые к конструкции деталей приборов

сточки зрения эффективной механической обработки, следующие:

1.Сокращение объема механической обработки, уменьшение протяженности обрабатываемых поверхностей. Предусмотрение допусков только на размеры поверхностей сопряжения (рис. 20.1).

2.Обеспечение точных и надежных баз.

3.Обеспечение достаточной жесткости деталей.

4.Предусмотрение возможности удобного подвода инструмента к обрабатываемой поверхности.

5.Предусмотрение свободного выхода режущих инструментов при обработке на проход (рис. 20.2).

6.Предусмотрение возможности удобного контроля обрабатываемых заготовок.

7.Конструирование заготовок такой формы, чтобы их можно было бы обрабатывать по несколько штук (в пакете).

аб

20.8. Технологические требования к элементарным поверхностям деталей приборов

20.8.1. Технологические требования к поверхностям. Общие положения

Ступенчатые поверхности должны иметь минимальный перепад диаметров. При больших перепадах используют составные конструкции для уменьшения объема обработки резанием и расхода металла. Не рекомендуется делать кольцевые канавки на торцах, особенно со стороны стержня (рис. 20.3, а), так как они трудоемки в обработке. Нежелательно предусматривать выступы, не вписывающиеся в контур поперечного сечения де-

254

тали (рис. 20.3, б). Элементы тел вращения унифицируют для использования одних и тех же наладок станка (рис. 23.3, в). Переходные поверхности рекомендуется заменять фасками (рис. 20.3, г). Сферические выпуклые поверхности делают со срезом перпендикулярно оси (рис. 20.3, д). В местах сопряжения точных поверхностей предусматривают проточку для выхода инструмента (рис. 20.3, е).

д е

Рис. 20.3. Наружные поверхности вращения

20.8.2. Технологические требования к отверстиям

Во избежание поломки сверл поверхности на входе и выходе инструмента должны быть перпендикулярны оси отверстия (рис. 20.4).

а б

Рис. 20.4. Требования к расположению поверхностей отверстий

Желательно предусматривать сквозные отверстия, так как их обработка значительно легче обработки глухих отверстий. Расстояния между отверстиями следует назначать с учетом возможного применения многошпиндельных сверлильных головок.

255

Конструкция глухих отверстий должна быть увязана с конструкцией применяемого осевого инструмента, например, зенкера (рис. 20.5, а) или развертки (рис. 20.5, б).

Ось отверстия должна располагаться от вертикальной стенки детали на расстоянии

АD2 R,

адля отверстий под соединительные болты

АD2r R,

где D – диаметр отверстия;

Dг – диаметр описанной окружности гайки;

R – радиус переходной поверхности (рис. 20.6).

аб

256

а б

Рис. 20.8. Требования к технологичности расположения осей отверстий: а – нетехнологично; б – технологично

Рис. 20.9. Требования к технологичности пересекающихся отверстий: а – нетехнологично; б – технологично

Цекование торцов отверстий лучше делать точением или фрезерова-

нием (рис. 20.10).

а б

Рис. 20.10. Требования к технологичности цекуемых торцов отверстий: а – нетехнологично; б – технологично

Надо избегать растачивания канавок в отверстиях, обрабатываемых на сверлильных станках, так как это усложняет обработку (рис. 20.11).

Рис. 20.11. Требования к технологичности канавок в отверстиях

257

20.8.3.Технологические требования к резьбе

1.На нарезаемом отверстии рекомендуется применять фаску для захода метчика (рис. 20.12).

Рис. 20.12. Требования к технологичности заходной фаски на нарезаемом отверстии

2.Следует избегать применения резьб малого диаметра (до 6 мм) ввиду частой поломки метчиков в случае нарезании таких резьб на токарном станке.

3.Конструкция отверстия с резьбой должна давать возможность работать метчиком напроход (рис. 20.13).

Рис. 20.13. Требования к технологичности резьб в отверстии: а, в – нетехнологично; б, г – технологично

20.8.4.Технологические требования к плоскостям

1.Конфигурация обрабатываемых плоскостей должна обеспечивать безударную работу инструмента и соответствовать его форме (рис. 20.14, а и б).

2.Размеры обработанной плоскости (ширину) детали необходимо увязывать с нормальным рядом (стандартным инструментом) диаметров или длин фрез.

3. Площадки на деталях следует располагать на одном уровне (рис. 20.14, в). При этом необходимо избегать обработки закрытых площадок (внутри корпусных деталей).

4.Радиусы вогнутых поверхностей увязывать с диаметром нормальных концевых фрез (рис. 20.14, в).

5.Обрабатываемые плоскости желательно располагать выше примыкающих элементов (ребер, выступов), что позволяет реализовать обработку напроход (рис. 20.14, г).

258

г

Рис. 20.14. Требования к технологичности конструкции плоских поверхностей при обработке плоскости напроход

6. Вогнутая сферическая поверхность должна предусматривать, если это допустимо, сквозное или глухое отверстие, чтобы при ее обработке не было нулевых скоростей резания (рис. 20.15).

аб

Рис. 20.15. Требования к технологичности конструкции вогнутой сферической формы:

а– сквозное отверстие; б – глухое отверстие

7.Пазы по возможности должны допускать обработку напроход.

8.Предпочтительны пазы, обрабатываемые дисковыми, а не концевыми фрезами (рис. 20.16).

а б

Рис. 20.16. Требования к технологичности формы пазов

259