Основы проектирования технологических процессов изготовления деталей машин

 

Длинные валы, особенно при обработке  на фрезерных станках базируются по наружным цилиндрическим поверхностям, которые устанавливают в призмы. Для чисто обработанных баз применяют широкие призмы (рис 3, а), для черновых — узкие (рис. 3, б); на рис. 3, в показан способ установки заготовки 2 на четыре постоянные опоры 3, запрессованные в боковые поверхности призмы 1.

 

Рис. 3. Виды призм

 

В приспособлениях применяют главным образом жесткие призмы с углом а = 90°.

Погрешности базирования при установке  в призму зависят от допуска на диаметр цилиндрической поверхности  заготовки, а также от погрешностей ее формы.

Установку заготовок с базированием по отверстиям производят на пальцы или оправки. Упорной базой служат торцевая поверхность заготовки, определяющая ее положение по длине, и различные элементы, определяющие угловое положение обрабатываемой заготовки относительно оси основной базы.

При обработке заготовки плит, рам, станин, корпусных и других деталей  применяют установку на два отверстия  с параллельными осями и перпендикулярную им плоскость. Она обеспечивает простую конструкцию приспособления, принцип постоянства баз и фиксацию заготовок на автоматических линиях. Базовую плоскость заготовки подвергают чистовой обработке, а отверстия развертывают по 2-му классу точности. Установочными элементами служат два пальца (жестких или выдвижных) и опорные планки.

Принципиальная схема установки  показана на рис. 4, а. Один из пальцев выполняют цилиндрической, а другой — ромбической.

 

  

  Рис. 4. Схема установки базовой плоскости на два пальца

 

Схема базирования может осуществляться также установкой на четыре центра, из которых два жестких и два  выдвижных.

При шлифовании осевых отверстий цилиндрических и конических зубчатых колес применяют базирование по рабочим поверхностям зубьев, обеспечивая этим высокую концентричность зубчатого колеса.

Кроме перечисленных поверхностей в качестве установочных баз можно  применять в отдельных случаях  наружные и внутренние сферические, резьбовые и шлицевые поверхности, а также различное их сочетание.

 

 

 

3. Выбор маршрута обработки детали

3.1. Выбор маршрута обработки  отдельных

поверхностей детали

Выбор маршрута производят исходя из требований рабочего чертежа и принятой заготовки. По заданной точности и шероховатости  поверхностей детали и с учетом ее размера, веса и конфигурации выбирают один или несколько возможных методов окончательной обработки, а также тип соответствующего оборудования. Зная вид заготовки, таким же образом решается вопрос о выборе первого метода маршрута. При точной заготовке сразу можно начинать чистовую, а в некоторых случаях и отделочную обработку.

Базируясь на завершающем и первом методах маршрута, устанавливают промежуточные методы. При этом исходят из того, что каждому методу окончательной обработки предшествует один или несколько возможных предварительных методов. Так чистовому развертыванию отверстия предшествует предварительное, а предварительному развертыванию - чистовое зенкерование или сверление.

При построении маршрута исходят из того, что каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего. Технологический допуск на промежуточный размер и качество поверхности, полученное на предыдущем этапе обработки, должны находиться в тех пределах, при которых возможно нормальное использование намечаемого последующего метода обработки. Выбор маршрута обработки поверхности на последующих этапах проектирования связан с установлением припусков на эту поверхность.

Количество возможных вариантов  маршрута обработки данной поверхности может быть довольно большим. Но часто его можно значительно сократить с учетом ряда практических соображений. К их числу можно отнести необходимость обработки данной поверхности на одном станке за несколько последовательных переходов, ограничение возможности применения других методов обработки из-за недостаточной жесткости детали, а также необходимость обработки данной поверхности совместно с другими поверхностями детали.

 

3.2. Составление маршрута  обработки детали

Составление маршрута представляет сложную  задачу с большим количеством возможных вариантов решения. Его цель - дать общий план обработки детали, наметить содержание операций технологического процесса и выбрать тип оборудования.

При установлении общей последовательности обработки сначала обрабатывают поверхности, принятые за установочные базы. Затем обрабатывают остальные поверхности в последовательности, обратной степени их точности; чем точнее должна быть обработана поверхность, тем позже она обрабатывается. Заканчивается обработка той поверхностью, которая является наиболее точной и имеет наибольшее значение для детали. В конец маршрута часто выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей.

В целях своевременного выявления  дефектов материала сначала производят черновую, а если потребуется, и чистовую обработку поверхностей, на которых эти дефекты не допускаются. В случае обнаружения дефектов заготовку либо бракуют без дальнейшей излишней затраты труда, либо принимают меры для исправления брака.

В производстве точных ответственных  машин маршрут обработки часто  делят на три последовательные стадии: черновую, чистовую и отделочную. На первой снимают основную массу материала в виде припусков и напусков, вторая имеет промежуточное значение, на последней обеспечивается заданная точность и шероховатость поверхностей детали. На черновой стадии обработки имеют место сравнительно большие погрешности, вызываемые деформациями технологической системы от сил резания и сил закрепления заготовки, а также ее интенсивный нагрев. Чередование черновой и чистовой обработок в этих условиях не обеспечивает заданную точность.

После черновой обработки наблюдаются  наибольшие деформации заготовки в результате перераспределения остаточных напряжений в ее материале. Группируя обработку по указанным стадиям, мы увеличиваем разрыв во времени между черновой и отделочной обработкой и даем возможность более полно выявиться деформациям до их устранения на последней стадии обработки.

Вынесением отделочной обработки  в конец маршрута уменьшается  риск случайного повреждения окончательно обработанных поверхностей в процессе обработки и транспортировки. Кроме этого, черновая обработка может выполняться на специально выделенном изношенном или неточном оборудовании рабочими  более низкой квалификации.

Если деталь подвергается термической  обработке, то технологический процесс механической обработки расчленяется на две части: процесс до термической обработки и после нее. Для устранения возможных короблений часто приходится предусматривать правку деталей или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданных точности и шероховатости. Последовательность обработки в определенной степени зависит от системы простановки размеров. В первую очередь следует обрабатывать ту поверхность, относительно которой на чертеже координировано большее количество других поверхностей детали. При простановке размеров согласно рис. 5 сначала обрабатывают поверхность А, а затем в произвольном порядке поверхности а₁, а₂, а₃. Операции вспомогательного или второстепенного характера обычно выполняют на стадии чистовой обработки. На данном этапе маршрута последовательность выполнения этих операций часто может меняться; она не влияет на качественные показатели и экономику процесса в целом.

 

Рис. 5. Обработка деталей

Операции технического контроля намечают после тех этапов обработки, где  вероятно повышенное количество брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, а также в конце обработки. При выполнении большинства операций функции технического контроля выполняются выборочно «летучими» контролерами, а также станочниками и наладчиками. На отдельных, в основном предварительных, операциях, где используется мерный режущий инструмент (сверла, зенкеры) контроль обычно не производят, полагаясь на правильность размера стандартного инструмента. Размер выборок при выборочной приемке массовых деталей производят по правилам математической статистики.

Для проектирования отдельной операции необходимо знать: маршрут обработки заготовки, схему ее базирования и закрепления, поверхности обработки и класс точности их обработки, поверхности, обработанные на предшествующих операциях, и точность их обработки, припуск на обработку, а также темп работы, если операция проектируется для поточной линии. При проектировании операции уточняют ее содержание, устанавливают последовательность и возможность совмещения переходов во времени, выбирают оборудование, инструменты и приспособление, назначают режимы резания, определяют норму времени, устанавливают настроечные размеры и составляют схему наладки. Оценку возможных вариантов производят по производительности и себестоимости, сохраняя в силе технико-экономический принцип проектирования. Проектируя технологическую операцию, стремятся к уменьшению штучного времени. При поточном методе работы штучное время увязывают с темпом, обеспечивая заданную производительность поточной линии.

 

4. Выбор технологического  оснащения

Выбор технологического оборудования начинают с анализа формирования типовых поверхностей деталей и сборочных единиц для определения наиболее эффективных методов их обработки, учитывая при этом назначение и параметры изделия. Выбор оборудования производят по главному параметру, в наибольшей степени выявляющему его функциональное значение и технические возможности. Физическая величина, характеризующая главный параметр, устанавливает взаимосвязь оборудования с размером изготовляемого изделия.

При выборе вариантов оборудования учитывают также минимальный объем приведенных затрат на выполнение технологического процесса при максимальном сокращении периода окупаемости затрат на механизацию и автоматизацию.

Производительность оборудования определяют на основании анализа времени изготовления изделия заданного качества.

В производственной практике выбор оборудования производится в  следующей последовательности:

- учитываются метод обработки  и вид обрабатываемой поверхности;

- согласовываются габариты  детали с техническими характеристиками  станка;

- обеспечиваются качественно-точностные характеристики;

- мощность электродвигателей  подбираемого оборудования не  должна значительно превышать  потребную мощность на обработку;  

- учитывается возможность  объединения переходов.

В технологическую оснастку входят установочные приспособления, режущий, мерительный и вспомогательный инструменты.

Выбор технологической оснастки предполагает проведение комплекса работ:

- анализ конструктивных характеристик  изготовляемого изделия; организационных и технологических условий изготовления изделия;                             

- группирование технологических  операций для того, чтобы определить  наиболее приемлемую систему  технологической оснастки и повысить  коэффициент ее использования;

- определение исходных требований  к технологической оснастке;

- отбор номенклатуры оснастки, соответствующей установленным  требованиям;

- определение исходных расчетных  данных для проектирования изготовления новых конструкций оснастки;              

- выдачу технических заданий  на разработку и изготовление  технологической оснастки.                                  

Конструкцию оснастки необходимо определять, учитывая стандарты и типовые  решения для данного вида технологических  операций на основе габаритных размеров изделий, вида заготовок характеристики материала заготовок, точности параметров конструктивных характеристик обрабатываемых поверхностей, влияющих на конструкцию оснастки, технологических схем базирования и фиксации заготовок, характеристик оборудования объемов производства.

При выборе приспособлений учитывают:

- серийность производства и  форму организации работы, предопределяющие целесообразность применения универсальных или специальных приспособлений, а также их быстродействие;

- форму и размеры базовой  поверхности;

- возможность использования параллельной  обработки нескольких деталей.

При выборе режущего инструмента учитывают:

- серийность производства;

- метод обработки;

- заданные качественно-точностные характеристики обрабатываемой на данном технологическом переходе поверхности;

- материал детали;

- требуемую производительность.

Метод измерения и необходимый  мерительный инструмент определяется формой измеряемой поверхности и серийностью производства.

 

5. Техническая документация

Основными документами  технологического процесса являются:

1. Маршрутная технологическая карта.
2. Спецификация приспособления.
3. Спецификация режущего инструмента.
4. Спецификация мерительного инструмента.
5. Операционная технологическая карта.

Маршрутная технологическая  карта содержит в себе информацию о последовательности с четким указанием наименования операций, типа и модели оборудования, типа и полного наименования режущих, мерительных и вспомогательных инструментов и указанием штучного времени.

Спецификации  приспособлений, режущего и мерительного инструмента содержат информацию о  наименовании инструмента, его основных параметрах, инструментальном материале с перечислением операций, в которых этот инструмент применяется.

Главным документом, содержащим полную информацию об изготовлении детали по конкретным технологическим операциям, является операционная технологическая карта. В ней содержится следующая информация:

- Номер и наименование  операций. Оно отражает технологическую  сущность операции и тип станка.

- Номер и наименование  переходов. Перед технологическими  переходами обычно размещается  переход А «Установить и снять деталь». Далее в этой же графе указывается номер перехода и его содержание. Нумерация переходов сплошная. Содержание переходов пишется в повелительном наклонении с указанием номера обрабатываемой поверхности и вида обработки. Номер поверхности обозначается сразу и не меняется при его последующей повторной обработке. Размеры обрабатываемой поверхности в наименовании перехода не указываются.