u_lectures

ЛЕКЦИЯ 25

11.3.8. Выбор режимов обработки заготовки

Выбор режимов обусловлен необходимостью обеспечения требуемого качества изготовляемых деталей при максимальном уровне производительности и минимальной себестоимости процесса обработки.

При назначении режимов следует учитывать требования к качеству детали, свойства материала заготовки; свойства материала и геометрические параметры режущей части инструмента; возможности выбранного технологического оборудования.

Производительность процесса обработки зависит от глубины, скорости резания и подачи. Глубину резания устанавливают исходя из условий задачи, решаемой на данном переходе, она зависит в основном от припуска на обработку, но при этом необходимо учитывать мощность и жесткость технологической системы, а также свойства используемого инструмента. Припуск под обработку заготовки на каждом переходе рассчитывают или берут из нормативов. Если припуск превышает предельное значение для данной технологической системы, то его удаляют за несколько ходов.

Скорость резания, допускаемая требованиями к качеству деталей, может быть ограничена периодом стойкости режущего инструмента. В основе выбора стойкости режущего инструмента лежат экономические соображения: стоимость инструмента, плановая норма сменной потребности в инструменте, затраты времени на замену износившегося инструмента и т.п. Эти факторы учитывают применительно к конкретным условиям. Например, при многоинструментальной обработке скорость резания выбирают с расчетом обеспечить работу инструментов на протяжении относительно длительного времени. В противном случае частые замены инструментов привели бы к большим простоям оборудования и потере производительности процесса обработки.

Выбор значения подачи связан с требованиями к качеству изготовляемой детали, со свойствами способа обработки, используемого инструмента и материала заготовки. При предварительной (черновой) обработке выбирают большую подачу исходя из жесткости и прочности технологической системы, мощности привода станка, прочности инструмента. При окончательной (чистовой) обработке сдерживающими факторами в выборе подачи являются требования к качеству поверхностных слоев детали и ее геометрической точности.

В различных производственных условиях выбор режимов обработки нередко приходится ставить в зависимость от конкретных обстоятельств. Таковые могут возникнуть при необходимости обеспечить:

максимальную производительность дорогостоящего оборудования и оборудования, сдерживающего в цехе выполнение производственной программы, или при выполнении срочного заказа;

максимальную стойкость дорогостоящего инструмента или инструментов на агрегатных станках и автоматических линиях, чтобы уменьшить их простои, связанные с заменой износившихся инструментов;

максимальный путь резания за период стойкости инструмента, что характерно для обработки поверхностей большой протяженности у крупногабаритных деталей или в случаях острого дефицита инструмента и др.

11.3.9. Формирование операций из переходов, выбор оборудования и нормирование

Факторы, влияющие на формирование операций, можно подразделить на три группы. К первой группе относятся факторы, от которых зависит обеспечение качества детали. Вторую группу составляют факторы, определяющие физическую возможность объединения переходов в операцию.

Ктретьей группе относятся организационно-экономические факторы.

Кпервой группе факторов, побуждающих разделение, или, наоборот, объединение переходов, относится необходимость:

членения технологического процесса на отдельные этапы: предварительную и окончательную обработку, выполнение которых необходимо на отдельных операциях;

смены технологических баз; выполнение обработки нескольких поверхностей с одной установки

заготовки с целью исключить влияние погрешности установки заготовки на точность относительного положения обрабатываемых поверхностей;

выделения в самостоятельные операции переходов, связанных с достижением особо высокой точности отдельных поверхностей детали и выполняемых способами, специально предназначенными для этого, и т.п.

Кфакторам второй группы можно отнести следующие: невозможность объединения в операцию процессов обработки, отличающихся своей физической сущностью; например термическая, электроэрозионная обработка, сварка и др. не могут быть совмещены с механической обработкой;

свободный доступ к различным поверхностям при обработке заготовки; например, при изготовлении корпусных деталей обработка заготовки со стороны поверхностей, используемых в качестве технологических баз, оказывается, за редким исключением, недоступной.

Существенное влияние на формирование операций оказывает группа факторов организационно-экономического характера. Первым, что должно быть принято во внимание, это тип производства и избранная форма организации производственного процесса.

Вмассовом и крупносерийном, т.е. поточном производстве, формирование операций подчинено требованию: их длительность должна быть равной или кратной такту выпуска изделий. При изготовлении одинаковых деталей в больших объемах экономично использовать наиболее производительное оборудование (автоматы, агрегатные станки, автоматические линии), позволяющее обрабатывать заготовку с максимальной концентрацией переходов в одной операции.

На технологически замкнутых участках серийного производства применяют групповую обработку заготовок в целях наибольшей загрузки производительного оборудования. В этих случаях операции формируют путем включения в них переходов, с помощью которых решаются аналогичные задачи

уразных деталей, отнесенных к одной группе.

В мелкосерийном и единичном производстве, где оборудование расставляют на участках по принципу общности его служебного назначения, в операцию обычно сводится максимальное число переходов, которые могут быть выполнены на одном рабочем месте с максимальным использованием технологических возможностей имеющегося на нем оборудования. Тем самым достигается наиболее полная загрузка оборудования и сокращаются пути транспортирования заготовок.

11.3.10. Оформление документации

Разработанный технологический процесс оформляют документально в соответствии с требованиями ЕСТД. В зависимости от объема выпуска изделий документация имеет различные формы. Ею могут быть маршрутная и операционная карты, карта эскизов и др.

Назначение технологической документации заключается в том, чтобы дать исчерпывающую информацию исполнителям о строении технологического процесса, оборудовании, инструментах, режимах обработки, трудоемкости операций, разрядах работ и их расценках. Технологические карты, ведомости оснастки, комплектовочные карты и пр. являются оперативными документами в планировании и управлении производством.

Одновременно с разработкой технологического процесса разрабатывают технические задания на проектирование специального оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, штампов. Техническое задание должно содержать подробное описание служебного назначения объекта проектирования.

Например, в задании на проектирование станочного приспособления должны быть указаны обрабатываемые поверхности и применяемый способ обработки, выдерживаемые размеры и допуски, ограничивающие их отклонения, схема базирования и закрепления заготовки. В дополнение к этому должны быть приведены сведения о виде, размерах и точности заготовки, об исполнительных поверхностях станка, на которые можно устанавливать приспособление, о типе силового привода в приспособлении, об используемых инструментах, о допустимых затратах времени на установку и съем заготовки.

ЛЕКЦИЯ 26

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Только за последние 3 года (1999 - 2001 гг.) по технологии машиностроения в Российской Федерации защищено 38 докторских и 108 кандидатских диссертаций. Анализ этих работ, а также грантов и научнотехнических публикаций по технологии машиностроения, научно-технических проектов по производственным технологиям показывает, что перспективными направлениями научно-технических исследований в технологии машиностроения являются:

1)новые наукоемкие технологии в машиностроении;

2)комбинированные методы обработки;

3)технологическое обеспечение и повышение качества изделий машиностроения;

4)технологическое повышение производительности и снижение себестоимости изделий машиностроения;

5)совершенствование существующих и разработка новых энерго- и материалообеспечивающих технологических процессов изготовления изделий машиностроения;

6)технологическое формирование поверхностных слоев деталей машин различными методами: легирования, имплантации и нанесения покрытий;

7)объединение проектирования, изготовления, эксплуатации и ремонта изделий машиностроения в единый технологический процесс;

8)технологическое обеспечение закономерно-изменяющегосякачества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств деталей машин;

9)создание банка данных по технологическому обеспечению непосредственно эксплуатационных свойств деталей машин и их соединений;

10)технологическая наследственность от получения материалов до эксплуатации машин;

11)новые типовые, групповые и модульные технологические процессы изделий машиностроения;

12)создание адаптивных технологических систем;

13)совершенствование и разработка новых САПР технологических процессов;

14)технологические среды и самоорганизующиеся технологические системы.

При этом не исключается, а приветствуется открытие новых научных направлений, которые могут внести вклад в развитие технологии машиностроения как науки.

11)Жесткая конкурентная борьба машиностроительных предприятий в условиях открытой рыночной экономики, несомненно, приведет к востребованности технологической науки в нашей стране.

Наукоемкими конкурентоспособными считаются такие технологии, которые базируются на последних достижениях науки; системном построении;

фундаментальных и прикладных исследований, на которых они базируются. Системность предполагает диалектическую взаимосвязь, взаимодействие

всех элементов технологической системы, всех основных процессов, явлений и составляющих. Системность особо важна как требование прецизионности и соответствие этим требованиям всех структурных элементов технологической системы обработки и сборки (оборудование, инструмент, обрабатываемый материал, оснастка, измерения, диагностика, работа исполнительных органов).

Важнейшим свойством наукоемких технологий, безусловно, является новый техпроцесс. Он доминирует во всей технологической системе и должен отвечать самым разнообразным требованиям, но, главное, быть потенциально способным обеспечить достижение нового уровня функциональных свойств изделия. Здесь богатыми возможностями обладают те устойчивые и надежные техпроцессы, в которых эффективно используются физические, химические, электрохимические и другие явления в сочетании со специальными свойствами инструмента, технологической среды, например, криогенное резание, диффузионное формообразование изделий и т.п. Разработка новых техпроцессов имеет поэтапный характер:

1.На этапе маркетинга оценивается изделие как совокупность потребительских свойств, а затем определяется уровень тех потребительских свойств изделия, которые в состоянии обеспечить его конкурентоспособность.

2.Исходя из этого, определяются требования к качеству изделий, узлов, сборке в соответствии с уровнем функциональных, экологических и эстетических свойств и оптимальной их долговечности.

3.Выделение из требуемых геометрических, физико-химических параметров качества поверхностного слоя деталей тех, достижение которых требует нетрадиционных решений как при изготовлении, так и эксплуатации.

4.Определение традиционных критериев для уровня характеристик нетрадиционного техпроцесса, потенциально способного обеспечить получение требуемых функциональных, эстетических и экологических свойств изделия.

5.Выявление предпосылок создания нового техпроцесса на базе использования традиционных и нетрадиционных способов обработки и технического оснащения.

6.Создание физической и математической модели техпроцесса и их виртуальное, теоретическое и экспериментальное исследование.

Многопараметрическая оптимизация техпроцесса (физические, технологические, экономические критерии).

8.Создание систем диагностики техпроцесса и его технического оснащения.

9.Разработка технологического процесса.

10. Оценка соответствия реального уровня функциональных, эстетических, экономических свойств изделия требуемому.

Несомненно, существенным признаком наукоемких технологий является комплексная автоматизация, базирующаяся на компьютерном управлении всеми процессами проектирования, изготовления и сборки, на физическом, геометрическом и математическом моделировании, всестороннем анализе моделей процесса или его составляющих.

Наличие рассматриваемого признака требует системного подхода к ее компьютерно-интеллектуальной среде, т.е. перехода к системам CAD/CAM System. Таким путем обеспечивается сочетание гибкости и автоматизиции, прецизионности и производительности.

Системный подход предполагает использование не отдельных математических моделей, а системы взаимосвязанных моделей с непременной параметрической и структурной оптимизацией. Например, параметрическая оптимизация преследует цель минимизации ряда характеристик процесса размерной обработки, прежде всего энергетических затрат, минимизации толщины срезов, силы резания и уровня температуры, интенсивности окислительных процессов и т.д.

Для наукоемкой технологии нужна высокая степень («глубина») оптимальности для сравнительно узкого конкретного диапазона условий и требований. Базой такой оптимальности могут быть только глубокие специальные исследования в этой области, разработка автоматизированных систем научного обеспечения, включая использование мирового опыта, специальных методов

оптимизации, методов достижения прецизионности, технологического обеспечения функциональных свойств и др.

Важную роль играет техническое обеспечение наукоемких технологий, в рамках которого в качестве основных условий реализации выступают прецизионность оборудования, инструмента, оснастки, системы диагностики и контроля. Все это происходит в рамках основных направлений развития, например, технологии размерной обработки (рис. З.2) прежде всего создания новых техпроцессов, прецизионного оборудования и средств технологического обеспечения, новых форм построения технологических процессов. Результаты развития каждого из этих направлений в сочетании с новейшими достижениями науки и смежных областей техники является естественными источниками наукоемких технологий.

Рис. З.2. База наукоемких технологий обработки материалов

При этом прогресс в создании техпроцессов наукоемких конкурентоспособных технологий, как и традиционных технологий, является определяющим и характеризуется наиболее высокими темпами повышения производительности и качества.

Важнейшим свойством наукоемких технологий является их кадровое обеспечение. Разработка и реализация таких технологий требует высокообразованных специалистов на всех стадиях их жизненного цикла. Практически все специалисты, включая станочников и операторов, должны иметь высшее образование. Это хорошо просматривается на примере многих японских, американских и западноевропейских фирм.

Таким образом, технология машиностроения подошла к новому этапу своею развития - новым наукоемким технологиям, реализация которых позволяет машиностроителям создавать конкурентоспособные изделия.