7. Методика проектирования технологических процессов изготовления деталей.

7.1. Исходные данные и последовательность проектирования технологических процессов.

Для проектирования технологических процессов необходимы следующие технологические данные:

1. рабочий чертеж детали с соответствующими техническими условиями;

2. производственная программа;

3. чертеж заготовки;

4. паспортные данные располагаемого оборудования;

5. ГОСТы и нормали (отраслевые стандарты) для выбора операционных припусков и допусков, режимов резания и норм времени.

Чертеж детали с техническими условиями является единственным документом, определяющим требования к детали, единственным основанием для контроля и приема детали после изготовления. Чертеж должен учитывать условия изготовления детали, т.е. деталь должна быть технологичной.

Производственная программа позволяет ориентироваться при проектировании процесса на такой вид организации производства (массовое, серийное, единичное), который будет более целесообразным при данной программе. Она определяет способ получения заготовки, степень концентрации операций, выбор всех средств механизации операций. Так при малом объёме выпуска оптимальным по себестоимости будет способ свободной ковки, а при увеличении объёма потребуется введение более совершенных методов – штамповки в молотовых штампах, безоблойная штамповка. В соответствии с ГОСТом 14.004-83 определяется тип предполагаемого производства и устанавливается целесообразный вид технологического процесса.

Всю работу по проектированию технологических процессов можно условно разделить на ряд последовательно решаемых задач:

1. Изучение и анализ рабочего чертежа детали.

2. Выбор вида, способ получения и формы заготовки.

3. Выбор числа ступеней обработки основных поверхностей детали.

4. Установление последовательности обработки основных поверхностей детали.

5. Разделение технологического процесса на этапы. Формирование маршрутной технологии.

6. Выбор исходных, установочных и измерительных баз.

7. Расчет припусков, операционных размеров и допусков.

8. Выбор оборудования.

9. Выбор оснастки и проектирование специальной оснастки.

10. Расчет режимов резания, нормирование операций.

11. Экономический анализ вариантов операций.

12. Оформление технологической документации.

7.2. Разработка маршрутной технологии обработки детали.

Изучение чертежа является первым ответственным шагом в проектировании технологического процесса. Можно высказать несколько рекомендаций о порядке выполнения этой работы:

вначале уясняется конфигурация детали, форма всех поверхностей и их пространственное расположение;

далее изучаются размеры и требуемая точность (допуски, посадки), анализируется система простановки линейных координирующих размеров;

затем изучается требуемая по чертежу точность их взаимного расположения (параллельность, соосность, перпендикулярность).

Анализ точности формы и размеров основных или рабочих поверхностей дает основание составить представление о методах окончательной обработки и о числе ступеней обработки, а система простановки размеров – выявить конструкторские и технологические базы и предварительно наметить последовательность обработки основных поверхностей.

При анализе чертежа детали необходимо:

1. установить (определить) основные (базовые) и свободные поверхности. Точность обработки базовых и рабочих поверхностей определяет характер и последовательность операций в технологическом процессе (черновые, чистовые, окончательные);

2. установить систему простановки координирующих размеров. Различают три системы простановки координирующих размеров - координатная, цепная, смешанная.

При координатной системе простановки координирующих размеров выбирают одну поверхность и относительно неё координируют положение других поверхностей (рис. 1).

Рис. 1. Координатная система простановки размеров.

Отсюда следует, что возможна любая последовательность обработки поверхностей, точность данного операционного размера (А_i) не зависит от точности обработки остальных операционных размеров.

Цепная система - размеры располагаются последовательно один за другим (рис. 2). Обработка поверхностей ведется в определенной последовательности.

Рис. 2. Цепная система простановки размеров.

Комбинированная (смешанная) – сочетание координатной и цепной системы простановки (рис. 3).

Рис. 3. Комбинированная (смешанная) система простановки размеров.

Комбинированная система позволяет наилучшим образом согласовать простановку размеров со способом обработки поверхностей деталей.

В зависимости от величины снимаемого припуска и режима обработки операции делятся на черновые, чистовые, окончательные и отделочные.

Черновые операции обеспечивают снятие значительных операционных припусков (0,5  0,7)∙Z заготовки; шероховатость R_a = 80  10 мкм. Выполняются черновые операции точением, растачиванием, сверлением, фрезерованием, строганием.

В зависимости от вида операции (черновая, чистовая, окончательная) технологический процесс делят на этапы: черновой, чистовой, окончательный.

Деление техпроцесса на этапы целесообразно при обработке точных и не достаточно жестких деталей. Используется при изготовлении точных тонкостенных втулок, лопаток компрессора. Многократная повторная обработка уменьшает влияние на точность остаточных напряжений, возникающих при обработке.

Так при изготовлении плунжерных пар, если не снять остаточные напряжения, то через 2 – 3 месяца детали “поведет” и плунжерные пары заклинят.

Деление технологического процесса позволяет более рационально использовать оборудование и особенности различных методов обработки.

Черновые операции выполняют на мощных станках (снимают большие припуски), чистовые на менее мощных, но более точных.

Технологические процессы обработки крупных, а также мелких жестких деталей (из заготовок с малыми припусками – отливки, штамповки, фасонный прокат) не делят на этапы.

Таким образом жесткость и заданная точность обработки являются основными факторами, определяющими целесообразность технологического процесса на этапы.

При разработке технологического процесса решается вопрос о числе и содержании операции. При этом можно исходить из двух различных принципов: концентрации и дифференциации.

Концентрация означает стремление сосредоточить в одной операции обработку возможно большего числа поверхностей, а принцип дифференциации предусматривает разукрупнение обработки и упрощение каждой операции за счет увеличения их количества.

Предел концентрации – готовая деталь. Предел дифференциации – каждая операция из простого перехода. Каждый принцип имеет свои достоинства.

При концентрации сокращается номенклатура приспособлений, уменьшаются затраты на проектирование и изготовление приспособлений, уменьшается число установок деталей на станке, что существенно при обработке тяжелых деталей, используются станки с повышенной производительностью (токарно-револьверные, многорезцовые, многошпиндельные, агрегатные). При этом сокращается длительность производственного цикла, т.к. с уменьшением операций сокращается время пролеживания между операциями, упрощается планирование и учет производства.

При дифференциации упрощается наладка оборудования на каждой операции; создается возможность использования оптимальных режимов резания в каждом переходе; требуется низкая квалификация рабочих.

Концентрация операций в зависимости от формы осуществления делится на: организационную; механическую, технологическую.

Организационная концентрация операций объединяет несколько операций в одну без изменения метода обработки. Такой вид концентрации осуществляется на универсальном оборудовании с использованием рабочих высокой квалификации.

Механическая – предусматривает замену установов позициями или механизированную смену инструмента. Переходы при этом не совмещаются во времени.

Технологическая – предусматривает объединение простых переходов в сложные. Этот вид концентрации реализуется при обработке деталей на револьверных станках, многошпиндельных, агрегатных и других станках.

Выбор принципа:

1. объем выпуска деталей (изделий) – главный фактор, определяющий наиболее выгодную степень дифференциации операций;

2. в условиях единичного и мелкосерийного производства (малый объем выпуска изделий) наиболее рациональным будет технологический процесс, разрабатываемый на принципах организационной и механической концентрации с использованием универсального оборудования и рабочих высокой квалификации;

3. при увеличении объема выпуска изделий (крупно-серийное, массовое производство) наиболее прогрессивными являются технологические процессы с использованием механической и технологической концентрации с использованием высокопроизводительных станков - многорезцовых, агрегатных и др.).

План технологического процесса составляют в виде рабочих эскизов, на которых проставляют технологические базы и операционные размеры. Целесообразно придерживаться следующей методической схемы:

1. выявляют наиболее ответственные поверхности детали, требующие многократной обработки;

2. выявляют поверхности, допускающие сразу окончательную обработку;

3. определяют желательную степень концентрации, объединяют в одну операцию несколько однородных операций.

Выбор технологических баз.

Технологические базы, используемые при выполнении операций ТП, устанавливаются на основе анализа чертежа, технических требований к изделию и условий его эксплуатации. При этом руководствуются принципами совмещения и постоянства баз.

Технологические базы желательно совмещать с установочными поверхностями заготовки, поскольку при этом максимально упрощается ее установка и закрепление. Однако иногда бывает целесообразно отказаться от совмещения в пользу установки с выверкой. Установочные поверхности, в свою очередь, должны выбираться с учетом надежного закрепления заготовки и обеспечивать максимальную простоту конструкции приспособления.

При вынужденной смене баз и нарушении принципа их совмещения обязательно производится пересчет допусков и технологических размеров.

Назначение технологических баз начинается с выбора технологической базы для выполнения первой операции (черновая база). В качестве черновой технологической базы следует выбирать:

1. поверхность, относительно которой на первой операции могут быть обработаны поверхности, используемые на последующих операциях как чистовые операции;

2. поверхности, которые у детали остаются необработанными;

3. не рекомендуется использовать в качестве черновых технологических баз поверхности, на которых расположены прибыли, литники, швы в местах разъема опор, пресс-штампов;

4. черновая технологическая база должна использоваться при обработке заготовки только один раз.