4. Технологический маршрут обработки

Технологический маршрут обработки заготовки устанавливает последова­тельность выполнения технологических операций. Различают межцеховой и внутрицеховой маршруты.

На этапе разработки маршрута решаются следующие задачи:

• намечается общий план обработки детали;

• предварительно выбираются средства технологического оснащения;

• намечается содержание операций.

Общая последовательность обработки заготовки намечается в следующем порядке:

• как правило, все поверхности детали обрабатываются в последователь­ности , обратной их точности. Самая точная поверхность должна обраба­тываться в последнюю очередь;

• в случае опасности появления дефектов в первую очередь производится обработка тех поверхностей, где дефекты недопустимы. При необходи­мости может быть произведена окончательная обработка этих поверхно­стей для определения целесообразности дальнейшей обработки;

• в первую очередь следует обрабатывать поверхность, которая будет слу­жить технологической базой для последующих операций;

• в первую очередь следует обрабатывать поверхности, при удалении при­пусков с которых в наименьшей степени снижается жесткость заготовки Например, при обработке ступенчатых валов вначале обрабатывают сту­пени большего диаметра, а затем меньшего;

• каждая последующая операция должна уменьшать погрешности и улуч­шать качество поверхности;

• при определении последовательности переходов предусматривать опе­режающее выполнение тех, которые подготавливают возможность осу­ществления следующих за ними переходов. Например, обработку дета­лей в патроне начинать с подрезки торца, который будет служить изме­рительной базой при отсчете размеров по длине, то же следует выпол­нять перед сверлением или центрованием;

• последовательность обработки должна обеспечивать требуемое качество выполнения дегали. Например, при обработке тонкостенной втулки в кулачковом патроне вначале необходимо расточить отверстие_?а затем обточить наружную поверхность на оправке; фаски протачивать перед окончательной обработкой точных поверхностей; на участках детали, где наносится рифление, фаски и канавки протачивать после рифления,

• последовательность обработки поверхностей определяется системой простановки размеров. В первую очередь желательно обработать те по­верхности, относительно которых координировано большинство др\т их,

• при определении последовательности выполнения черновых и чистовых операций следует учитывать, что совмещение их на одних и тех же стан­ках приводит к снижению точности обработки вследствие повышенного изнашивания станка на черновых операциях;

• вид термической обработки позволяет судить о ее месте в общей после­довательности обработки. При проектировании технологического мар­шрута необходимо предусмотреть для ответственных деталей не только термические операции, повышающие механические свойства материала до заданных чертежом, но и термические операции, позволяющие улуч­шить обрабатываемость материала, уменьшить влияние технологической наследственности, снять внутренние напряжения;

• технический контроль назначают после тех этапов обработки, где веро­ятно повышенное количество брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, после законченного цикла, а также в конце обработки детали,

• отделочные операции производить в самом конце технологического процесса, так как при этом уменьшается опасность повреждения чисто обработанных поверхностей;

« легко повреждаемые поверхности должны обрабатываться в последнюю очередь;

• отверстия нужно сверлить в конце технологического процесса, за ис­ключением тех случаев, когда они служат базами для установки.

Прй составлении технологического маршрута руководствуются следую­щими общими правилами:

• операции должны быть одинаковыми или кратными по трудоемкости;

• желательно, чтобы одним и тем же методом обрабатывалось максималь­ное количество поверхностей;

• обработку сложных поверхностей, нуждающихся в особой наладке стан­ка, следует выделять в самостоятельные операции. Например, нарезание резьб резцами, обработка фасонных поверхностей по копиру и т.п.;

• черновую и чистовую обработки заготовок со значительными припуска­ми необходимо выделять в отдельные операции;

• при окончательной обработке точных поверхностей не включать перехо­ды, нуждающиеся в поворотах резцедержателя (головки), так как это снижает вероятность погрешности режущего инструмента по лимбу;

• обработку поверхностей с точным относительным расположением сле­дует по возможности включать в одну операцию и выполнять за одно за­крепление заготовки;

• обработку ступенчатых поверхностей выполнять в такой последователь­ности, при которой общая длина рабочих движений режущего инстру­мента будет наименьшей;

• переходы располагать в операции так, чтобы путь менее стойких инст- оументов был наименьшим. Например, при обработке деталей из прутка с отверстием перед отрезкой выполнять сверление; обработку ступенчатых

отверстий в сплошной заготовке начинать сверлом большего диаметра, затем меньшего;

• при обработке отверстий следует избегать объединения в одной опера­ции таких переходов, как сверление и растачивание отверстий;

• число применяемых в операции резцов не должно превышать числа од­новременно закрепляемых в резцедержателе;

• если деталь подвергают термической обработке, то механическую рас­членяют на две части: до термической обработки и после нее.

Рекомендуемые принципы построения технологического маршрута строго не обязательны и требуют творческого подхода в каждом конкретном случае, при этом надо учитывать вид применяемого оборудования и тип производства.

При проектировании технологического маршрута предусматриваются не­обходимые контрольные операции, назначаются методы и средства техническо­го контроля и измерений. Правила выбора средств контроля регламентированы стандартом. В соответствии со стандартом выбор средств контроля основывает­ся на обеспечении заданных показателей процесса контроля и анализа затрат на его реализацию.

При разработке технологического процесса наряду с отдельными опера­циями контроля необходимо предусматривать также элементы контроля, вхо­дящие в операции механической обработки заготовки, а также вспомогательные операции очистки и промывки деталей перед контролем.

Организация контроля зависит от технических требований и производст­венных условий. Различают следующие формы контроля:

• 100 %-ный готовых изделий;

• выборочный готовых изделий;

• статистический;

• активный.

После разработки маршруга обработки заготовки производят предвари­тельный выбор средств технологического оснащения. Сведения о характери­стиках обрабатываемой поверхности и методах ее обработки, о детали в целом дают возможность определить тип станка, вид режущего инструмента, средства и методы контроля. Например, наличие сложных поверхностей у детали указы­вает на необходимость применения оборудования определенного назначения (зубофрезерные, копировальные и т.п.).

Выбранные средства технологического оснащения уточняются при опреде­лении содержания операции.

Намеченный маршрут изготовления детали и произведенный предвари­тельный выбор средств технологического оснащения позволяет перейти к пла­нированию содержания операции. Предварительное содержание операций уста­навливается объединением тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.

4. ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТЕХ. ПРОЦЕССОВ

К числу важных вопросов построения технологических процессов, в большой мере связанных с типом и серийностью производства и с конкретными производственными условиями, относится вопрос о степени концентрации и дифференциации операций.

Концентрацией (укрупнением) операций называется соединение нескольких простых технологических переходов в одну сложную операцию. Технологический процесс, построенный по принципу концентрации операций, состоит из небольшого числа сложных операций. Достоинства концентрации операций состоят в том, что она может осуществляться объединением в одной операции предварительных (черновых) и окончательных (чистовых) переходов, а также объединение в одной операции нескольких простых переходов. При этом повышается: точность взаимного расположения поверхностей; производительность обработки за счет совмещения во времени нескольких технологических переходов; производительность за счет сокращения затрат вспомогательного времени; кроме того, упрощается календарное планирование производства.

При построении операций по принципу концентрации возрастают требования к точности и технологическим возможностям оборудования и к квалификации рабочих, т.к. в сложных концентрированных операциях отраслевых технологий оператору высокой квалификации приходится выполнять как сложную чистовую обработку и доводку продукции, так и предварительную обработку полуфабрикатов на черновых переходах.

Дифференциацией (раздроблением) операций называется построение операций из небольшого числа простых технологических переходов. Технологический процесс, построенный по принципу дифференциации операций, состоит из большого числа простых операций.

Достоинства дифференциации операции в первую очередь связаны с возможностью отделения сложной и точной чистовой обработки, требующей высокой квалификации рабочих-операторов и высокоточного оборудования от предварительной неточной обработки, которая может быть осуществлена простейшими и высокопроизводительными способами на простом универсальном оборудовании рабочими средней квалификации.

В условиях единичного и мелкосерийного производств обычно проектируются концентрированные отраслевые операции, выполняемые высококвалифицированными рабочими или операторами.

В условиях крупносерийного и массового производств применяется дифференциация отраслевых операций и их концентрация на сложном специализированном или специальном оборудовании, многошпиндельных автоматах, обрабатывающих центрах- в машиностроении, поточных линиях - в деревообрабатывающей, химической, пищевой и других отраслях, автоматизированных производственных системах, состоящих из станков с ЧПУ и обрабатывающих центров, управляемых от ЭВМ.

Процесс резания осуществляют с помощью двух движений станка: главного движения и движения подачи. Главное движение измеряют числом оборотов или двойных ходов детали или инструмента в минуту. Так как вращение детали (токарные станки) или инструмента (фрезерные и сверлильные станки) происходит в результате вращения шпинделя станка, то число оборотов детали или инструмента равно числу оборотов шпинделя. Поэтому при нормировании этих видов работ за основу расчета принимают число оборотов шпинделя станка в минуту n, при нормировании строгальных работ — число двойных ходов в минуту, обозначаемое также и.

Подачей s называют длину перемещения режущего инструмента за один оборот шпинделя или один двойной ход относительно обрабатываемой детали (токарные, сверлильные, продольно-строгальные станки) или длину перемещения обрабатываемой детали относительно режущего инструмента (фрезерные, поперечно-строгальные станки). На некоторых работах, например фрезерных, за единицу измерения принимают минутную подачу s_м, т. е. подачу за 1 мин, и подачу на один зуб многолезвийного инструмента s_z.

Толщина слоя металла, который необходимо снять при обработке поверхности, является припуском на обработку z. Этот припуск можно снимать за один или несколько рабочих ходов инструмента. Толщина снимаемого слоя за один или несколько рабочих ходов — глубина резания t.

Число рабочих ходов при обработке поверхности

i = z/t.

Норма времени сокращается уменьшением ее составляющих и совмещением времени выполнения нескольких технологических переходов. Основное время снижается в результате применения высокопроизводительных режущих инструментов и режимов резания, уменьшения припусков на обработку, а также числа рабочих ходов и переходов при обработке поверхностей. Вспомогательное время сокращается уменьшением времени холостых ходов станка, рациональным построением процесса обработки, а также уменьшением времени на установку и снятие заготовок путем использования приспособлений с быстродействующими зажимными устройствами. При одновременном выполнении элементов времени t₀ и при совмещении их с элементами времени t_в в составе времени t_ш входят лишь наиболее продолжительные (лимитирующие) элементы времени из числа всех совмещаемых.

Остальные составляющие времени t_ш берутся в процентах времени t_оп и мало влияют на структуру операции.

Возможности перекрытия элементов времени t_cи при выполнении станочных операций зависят от числа устанавливаемых для обработки заготовок, а также используемых инструментов и от порядка обработки заготовок инструментами. По числу устанавливаемых для обработки заготовок схемы станочных операций делят на одно- и многоместные, а по числу инструментов — на одно- и многоинструментальные. Последовательная или параллельная работа инструментов при обработке поверхностей заготовки, а также последовательное или параллельное расположение нескольких заготовок относительно режущих инструментов обусловливают схемы операций, различные по условиям совмещения переходов во времени. В зависимости от этого операции могут быть последовательного, параллельного и параллельно-последовательного выполнения.

От числа устанавливаемых для обработки заготовок зависит возможность перекрытия времени их установки и съема. Одноместные схемы обработки исключают возможность перекрытия времени t_ус основным временем, и оно входит в состав штучного времени t_ш. У многоместных схем эта возможность имеется. При последовательных схемах невозможно перекрытие переходов обработки во времени, и во время t_шт входит сумма времен всех переходов. Параллельные и параллельно-последовательные схемы дают такую возможность, и учитываемое во времени t_ш основное время равно времени лимитирующего перехода или сумме нескольких лимитирующих переходов.

При сочетании указанных признаков образуется несколько схем [20]. При одноместной последовательной обработке одним или несколькими инструментами (рис. 3.1) неперекрываемое время t₀, входящее во время t_ш, включает сумму времен t_0i всех переходов:

,

При одноместной, одноинструментальной последовательной схеме (рис. 3.1, а)

t_b= t_ус + t_уп

При обработке несколькими сменяемыми инструментами (рис. 3.3, б)

Иногда в формулу для расчета времени вместо t_си входит t_инд, что имеет место при последовательном повороте четырехрезцовой головки при токарной обработке.

Основное время при одноместной параллельной обработке (рис. 3.3) определяется продолжительностью лимитирующего (наиболее длительного) перехода, перекрывающего все остальные переходы:

t_o = t_oi

Параллельно-последовательные схемы имеют место при одновременной обработке нескольких поверхностей заготовки и в нескольких позициях последовательно (рис. 6,а); при этом заготовка или инструменты меняю

позиции путем поворота инструментального блока.

Для многоместных схем характерно более эффективное, чем для одноместных схем, совмещение элементов времени t₀ и перекрытие элементов времени t_в. Возможны такие схемы, при которых время t₀ перекрывает время t_yc; в некоторых случаях время t_в„ исключается полностью.

Многоместные схемы могут осуществляться в трех основных вариантах:

1) обрабатывают операционную партию заготовок, устанавливаемых на станке одновременно (шлифование на магнитной плите партии мелких заготовок);

2) заготовки (или группы заготовок) устанавливают в свои приспособления независимо от других и обрабатывают поочередно (фрезерование заготовок с маятниковой подачей или в поворотных приспособлениях);

3) обработку выполняют на непрерывно вращающемся столе или барабане.

В многоместных схемах с одновременной установкой операционной партии время обработки заготовки определяется путем деления общих затрат времени на число заготовок в операционной партии. На обработку одной заготовки в этом случае приходится меньше времени, чем в случае одноместных схем. В многоместных схемах время t₀ часто существенно сокращается за счет времени врезания и сбега инструмента. Время t_B при установке операционной партии z несколько возрастает, но на одну заготовку она значительно меньше, чем в одноместных схемах.

При многоместной последовательной обработке (рис. 3.4) заготовок

одним (рис. 3.4, а) или несколькими инструментами (рис. 3.4, б)

,

При многоинструментной параллельной обработке (рис. 3.5, а) возможно совмещение переходов основного времени, которое в этом случае определяется лимитирующим переходом

,

При параллельно-последовательном расположении заготовок (рис. 3.5, б) возможно частичное совмещение переходов, и время t₀ определяется суммой времен нескольких неперекрываемых переходов. Для многоместных схем с одновременной установкой заготовок при одноинструментальной обработке. При параллельной и параллельно-последовательной многоинструментальной обработке.

Многоместные схемы с независимой (раздельной) установкой заготовок (или групп заготовок) более производительны, так как они позволяют перекрывать время t_yc основным временем. При этом заготовки в одной позиции обрабатываются, а в другой они снимаются со станка и заменяются необработанными.

При многоместной параллельной и параллельно-последовательной обработке заготовок (рис. 3.6,-3.8) время t₀ уменьшается соответственно числу одновременно обрабатываемых заготовок, а время t_в уменьшается в зависимости от числа одновременно обрабатываемых заготовок:

Наиболее благоприятные условия для совмещения элементов времени t_оп создаются при осуществлении многоместных схем с непрерывной установкой заготовок (рис. 3.8, а).

В этом случае преобладают схемы параллельно-последовательной обработки, хотя возможны и последовательные схемы. Такие схемы осуществляются преимущественно на станках с непрерывно вращающимся столом или барабаном.

4. Технологичность изделий

Анализ технологичности изделий

Технологичность конструкции изделия — это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных качества, объема выпуска и условий выполнения работы.

При отработке конструкции изделия на технологичность каждое изделие следует рассматривать как объект проектирования, производства и эксплуатации.

Правила обеспечения технологичности конструкции изделий регламентируется ГОСТом 14.201 — 83 и методическими рекомендациями МР186 — 85.

Этими документами установлены основные задачи отработки изделия на технологичность, последовательность их решения, систему показателей технологичности конструкции и стадии их определения. Технологичность изделия характеризуется:

• соответствием конструкции изделия современному уровню техники;

• экономичностью и удобствами в эксплуатации и при ремонте;

• в какой мере учтены возможности использовать наиболее экономичные и производительные технологические методы изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства.

Таким образом, технологичная конструкция изделия должна удовлетворять требованиям изготовления, эксплуатации, ремонта.

Нельзя технологичность конструкции рассматривать изолированно без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов механической обработки, сборки и контроля.

В соответствии с нормами отработка конструкции на технологичность должна начинаться уже с составления технического задания на проектирование нового изделия. Эта работа продолжается на стадиях разработки эскизного и технического проектов. На стадии разработки рабочей документации проводится технологический контроль конструкторской документации на все детали, за исключением документации на стандартные крепежные изделия и покупные детали.

Технологичность — это комплекс требований и показателей, содержащий 22 показателя, характеризующие технологическую рациональность конструктивных решений в зависимости от вида изделий и стадии разработки конструкторской документации. Например, трудоемкость изготовления изделия; удельная материалоемкость изделия; коэффициент использования материала и т. д.

Численные показатели технологичности определяются в четырех случаях.

1. Для сравнительной оценки вариантов конструкции в процессе проектирования изделия.

2. Для определения уровня технологичности конструкции изделия.

3. Для накопления статистических данных по изделиям-представителям в целях последующего использования при определении базовых показателей и в процессе разработки изделия.

4. Для построения математических моделей с целью прогнозирования технического развития конструкции изделий.

Основные численные показатели технологичности: Ти — трудоемкость изготовления изделия; Кут — уровень технологичности конструкции по трудоемкости изделия;

Ст — технологическая себестоимость изделия;

Ку — уровень технологичности конструкции по себестоимости (технологической).

Требования к технологичности конструкции обусловливается технологической оснащенностью производства, которая зависит от объема выпуска и типа производства. Если тип производства, принятый при конструкторской отработке на технологичность, не соответствует расчетному для заданного объема выпуска, то технолог должен корректировать отдельные конструкторские решения.

Технологичность конструкций деталей, изготавливаемых резанием, зависит от технологичности формы детали; рационального выбора заготовки, в том числе ее материала; наличия удобных и надежных баз для установки заготовок.