В.В. Трухин Проектирование ТП механической обработки корпусных деталей

23

Министерство образования Российской Федерации Государственное учреждение

Кузбасский государственный технический университет Кафедра информационных и автоматизированных производственных систем

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТП МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Методические указания к практическим занятиям по курсу "Проектирование и управление автоматизированными технологическими процессами" для магистров направления подготовки 552900 "Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств"

Составитель В.В.Трухин

Утверждены на заседании кафедры Протокол № 6 от 22.02.02

Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 210200 Протокол № 64 от 10.04.02

Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

Кемерово 2002

1

ВВЕДЕНИЕ

Корпусные детали машин являются базовыми элементами изделий. В корпусах устанавливают различные детали, механизмы, сборочные единицы, точность взаимного положения которых должна быть обеспечена в процессе работы машин.

К корпусным деталям относят коробки скоростей и подач станков, блоки цилиндров двигателей и компрессоров, корпусы редукторов, насосов и других изделий. Корпусные детали должны быть выполнены с требуемой точностью, обладать необходимыми жесткостью и виброустойчивостью, чтобы обеспечить правильное относительное положение соединяемых деталей и узлов, качественную работу механизмов и изделия.

Конструктивное исполнение корпусных деталей, материал, параметры точности определяют, исходя из служебного назначения деталей, требований к работе в ней механизмов и условий эксплуатации. При этом учитывают технологические факторы получения заготовок, возможность обработки резанием и удобства сборки.

Производство корпусных деталей отличается следующими особенностями: высокой стоимостью корпусных деталей, длительным циклом производственного процесса, появлением станков типа обрабатывающий центр, позволяющих концентрировать большое количество переходов за один установ детали и обладающих резервом режущего инструмента; возможностью применения единых припусков базирования и транспортных устройств на базе спутников, необходимостью создания многофункциональных систем, обладающих широкими технологическими возможностями.

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Приобретение навыков разработки технологических процессов механической обработки корпусных деталей машины и выбор средств технологического оснащения, обучения правильному заполнению технологической документации.

2

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Разработка ТП механической обработки корпусных деталей представляет собой сложный комплекс решения ряда задач и включает следующие взаимосвязанные работы:

•выбор заготовок;

•анализ конструкции детали на технологичность;

•выбор типового ТП как информационной основы для разработки рабочего ТП;

•выбор технологических баз;

•определение содержания и последовательности технологических операций;

•определение и выбор средств технологического оснащения;

•назначение и расчет режимов обработки;

•нормирование процесса;

•выбор средств механизации и автоматизации элементов ТП;

•оформление рабочей документации на ТП.

2.1. Отработка конструкций корпусных деталей на технологичность

Улучшение технологичности конструкций детали способствует повышению производительности и качества обработки, сокращению типоразмеров необходимого режущего инструмента, применению стандартного инструмента вместо специального, уменьшению трудоемкости технологической подготовки обработки детали.

Специфические особенности обработки корпусных деталей на многоинструментальном станке выдвигают ряд требований по технологичности:

•конфигурация корпусной детали должна обеспечивать возможность обработки ее поверхностей с поворотом вокруг одной - двух осей без изменения положения в приспособлении и положения приспособления на станке;

•обрабатываемые поверхности детали должны быть расположены с одной – двух сторон, причем должна быть предусмотрена возможность их последовательного обращения к шпинделю станка при вращении детали вместе с поворотным столом вокруг его оси;

3

•конструкция детали должна позволять максимально концентрировать переходы ее обработки в одной операции за одну установку с нескольких сторон;

•основные (точные) отверстия детали должны быть расположены на внешних стенках детали;

•длина отверстия должна быть минимальной, что позволяет обеспечить наименьший вылет инструмента из патрона;

•величина угла, под которым отверстие расположено к торцевой плоскости, должна быть кратной дискретности задания угла поворота стола;

•размеры вспомогательных крепежных отверстий (с резьбой, цековкой, под конический и цилиндрический штифты и др.) следует унифицировать внутри каждой группы отверстий, чтобы сократить номенклатуру режущего инструмента;

•параметры резьбовых отверстий должны позволять нарезать резьбу метчиком. Глубину сверления глухого отверстия следует выбирать с учетом длины нарезаемой резьбы заборного конуса метчика;

•в корпусных деталях, наружные поверхности которых не обрабатываются и сопрягаются с аналогичными поверхностями других деталей (типа крышек, плит и т.п.), следует предусматривать выступающие над наружными поверхностями платики шириной до 10 и высотой 3-5 мм по всему сопрягаемому контуру;

•на наружных поверхностях корпусных деталей, особенно не обрабатываемых, следует предусматривать цековки вместо приливов и бобышек;

•внутренние необрабатываемые ребра-перегородки целесообразно занижать относительно обрабатываемых плоскостей на 5-7 мм;

•во избежание поломки инструмента и увода оси отверстий не допускается односторонний несимметричный выход инструмента на радиусные приливы.

2.2.Требования к заготовкам

Автоматизация обработки корпусной детали на многоинструментальном станке с ПУ вызывает необходимость совершенствования качества заготовки, более жесткой стабилизации величины припуска на обработку, допустимых погрешностей относительного положения по-

4

верхностей отливок, более тщательной подготовки отливок для механической обработки.

Основным критерием, определяющим технологичность заготовки (отливки), является ее конструкция и размеры.

В конструкциях литых деталей необходимо избегать длинных необрабатываемых отверстий малого диаметра.

Для уменьшения перекосов и смещений отдельных поверхностей заготовок в конструкции литой детали желательно иметь гладкую без выступов и углублений поверхность, которая может служить плоскостью для разъема формы.

Припуски на механическую обработку составляют не более 75-80 % величины припусков, установленных ГОСТ 1855-55 для III класса точности.

Недопустимо необоснованное завышение величины припусков на механическую обработку.

На поверхности отливок не должно быть замечено шлаковых и газовых включений, а также дефектов, препятствующих установке отливки и ее эффективной механической обработке.

В качестве предпочтительного метода получения отливок корпусных деталей целесообразно рекомендовать машинную формовку, металлические модельные комплекты вместо деревянных.

Для получения более качественных отливок могут быть использованы прогрессивные методы литья, в том числе в скорлупчатых формах или в металлических формах-кокилях.

2.3. Маршрутный ТП обработки корпусных деталей

Маршрутный технологический процесс (МТП) обработки корпусных деталей разрабатывается с использованием структурного метода [13], а также с учетом особенностей обработки на многоинструментальном станке с ПУ, технологических особенностей и возможностей этих станков (в том числе точности и производительности обработки и их стоимости).

Содержание операций маршрутной технологии изготовления корпусной детали на многоинструментальном станке рекомендуется определять по маршрутным технологическим схемам, представляющим собой перечень видов обработки, которые необходимы для получения поверхностей требуемой точности.

5

Маршрутные технологические схемы обработки отверстий, плоскостей, пазов, а также общая схема последовательности обработки приведены в таблицах прил. 2. Технологический маршрут обработки корпусных деталей разрабатывают следующим образом:

•выбирают методы обработки поверхностей;

•назначают число и последовательность переходов;

•определяют содержание операций;

•определяют типаж применяемого оборудования, режущего и вспомогательного инструмента.

При выборе многооперационных станков рекомендуется применять типаж, указанный в прил. 3.

Режущий инструмент показан в прил. 4.

При разработке МТП следует учитывать маршрутную технологию изготовления деталей этого типа на станках с ручным управлением (РУ), принятую на данном предприятии.

На многоинструментальных станках с ПУ, которые значительно дороже станков с РУ, следует выполнить только те операции и переходы, которые позволяют при обеспечении требуемой точности существенно повысить производительность обработки и ее эффективность. Так, например, фрезерование плоскостей, пазов торцовыми и концевыми фрезами.

Концентрация переходов позволяет сократить число операций, трудоемкость обработки, повысить точность относительного положения поверхностей детали.

В МТП обработки корпусной детали, подвергающейся искусственному старению или имеющей точные отверстия и плоскости, следует дифференцировать операции на черновые и чистовые.

Корпусные детали, имеющие 5-6 обрабатываемых сторон, изготавливают, как правило, за одну - две черновые и две чистовые обработки. Две черновые (чистовые) обработки могут быть объединены в одну черновую (чистовую) при условии использования многоместных приспособлений.

В МТП обработки корпусной детали, без искусственного старения

и(или) не имеющей точных отверстий и плоскостей, предусматривают две или одну операцию обработки на многоинструментальных станках в зависимости от числа обрабатываемых сторон и их точности.

При повышенных требованиях к точности детали, превосходящих точностные возможности станка МЧС, выполняют получистовую обра-

6

ботку соответственных плоскостей и отверстий с припуском под последующую обработку с РУ (шлифование, координатное растачивание, хонингование т.д.)

Черновую обработку следует выделять в отдельную операцию, если трудоемкость операции на станке с ПУ велика или эта операция необходима для создания технологических баз, используемых при операциях.

2.4. Особенности ТП обработки корпусных деталей на автоматизированных станках

Построение ТП обработки корпусных деталей на многоцелевых станках и автоматизированных участках имеет свои особенности.

Одной из главных особенностей построения ТП на многоцелевых станках и автоматизированных участках является максимальная концентрация последовательно выполняемых по программе технологических переходов с применением различного режущего инструмента при наиболее полном использовании принципа единства баз.

При этом достигается высокая точность относительного положения поверхностей детали, обрабатываемых с одной установки при использовании различного инструмента. Это объясняется тем, что:

•при обработке нескольких поверхностей заготовки с одной установки погрешность установки не влияет на точность их относительного положения;

•высокая точность и стабильность статистической настройки, получаемой в автоматическом цикле по управляющей программе, обеспечиваются геометрической точностью станка, точностью позиционирования.

Применение многоцелевых (МЦ) станков и автоматизированных участков значительно расширяет возможность выполнения полной обработки заготовки с одной установки при базировании ее по необработанной поверхности. Структура построения ТП существенно улучшается. Полная обработка заготовки может быть выполнена на одном или на нескольких (2, 3) МЦ станках. Заготовка обрабатывается без перезакрепления ее на одном спутнике, который последовательно переходит с одного станка на другой. Выполнение на станках рабочих переходов происходит в такой последовательности: вначале производят предварительное и окончательное фрезерование плоских поверхностей, затем

7

обрабатывают главные отверстия (сверление, зенкерование, растачивание и развертывание), а в заключении – мелкие отверстия (сверление, снятие фасок и нарезание резьбы).

Наиболее удобными технологическими базами являются:

•три плоскости, образующие координатный угол – базирование по трем плоскостям;

•плоскость и два отверстия;

•плоскость и одно отверстие сравнительно большого диаметра.

3.ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.Изучить чертеж детали, технические требования и проанализировать исходные данные, служебное назначение изделия и детали.

2.Выбрать типовой ТП в качестве аналога.

3.Выполнить анализ детали на технологичность.

4.Выбрать технологические базы.

5.Разработать маршрутный ТП с использованием комплекта технологической документации:

•маршрутная карта (ГОСТ 3.1118-82 ф.2. 1, 2);

•титульный лист (ГОСТ 31105-84 ф.2);

•карта эскизов (ГОСТ 3.1105-84 ф. 7, 7а).

6.Разработать операционный ТП на одну операцию на операционной карте (ГОСТ 31.1104, ф. 3, 2а).

4.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1.Анализ служебного назначения детали и ТУ на изготовление.

2.Анализ технологичности конструкции детали.

3.Выбор технологического процесса-аналога.

4.Разработка маршрутного технологического процесса детали.

5.Разработка операционного ТП на одну операцию.

Отчет оформляется на листах писчей бумаги 11 ф и картах в соответствии со стандартами ЕСТД (ГОСТ 3.1118-82, ГОСТ 3.1404-86, ГОСТ 3.1105-84), указанными в разд. 3, п. 5, 6.

8

5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Исходные данные для разработки ТП механической обработки.

2.В какой последовательности разрабатывается ТП механической обработки?

3.Требования к технологичности корпусных деталей, обрабатываемых на МЦ станках.

4.Принципы выбора технологических баз при обработке детали.

5.Какие факторы влияют на выбор металлорежущих станков для обработки корпусных деталей?

6.Пути увеличения производительности обработки на металлорежущих станках.

7.Методы обработки, обеспечивающие 7 квалитет точности и шероховатости Rа 1,25 наружных и внутренних поверхностей деталей.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Прокопенко В.А. Многооперационные станки / В.А. Прокопенко, А.И.Федотов. – Л.: Машиностроение, 1989.

2.Эстерзон М.А. Технология обработки корпусных деталей на многоинструментальных расточно-фрезерно-сверлильных станках с программным управлением. – М.: НИИМАШ, 1981.

3.Технология машиностроения: Учеб. для машиностроительных вузов / Под ред. А.А. Гусева и др. – М.: Машиностроение, 1986.

4.Кузнецов Ю.И. и др. Оснастка для станков с ЧСПУ: Справ. – М.: Машиностроение, 1983.

5.Чарнко Д.В. Основы выбора технологического процесса механической обработки. – М.: МашГИЗ, 1963.

6.Худобин Л.В. и др. Курсовое проектирование по технологии машиностроения. – М.: Машиностроение, 1989.

7.Трусов А.Н. Технология автоматизированного производства: Конспект лекций. – Кемерово: КузГТУ, 1997.

8.Горбацевич А.Ф. Курсовое проектирование по технологии машиностроения: Учеб. пособие. – Минск: Высш. шк., 1983.

9.Полетаев В.А. Проектирование технологических процессов автоматизированного производства: Учеб. пособие. – Кемерово: КузГТУ, 2000.

9

10.Проектирование и управление технологическими процессами: Метод. указания к выполнению курсового проекта / Сост.: В.А. Полетаев, А.А. Клепцов, В.Н. Трусов. – Кемерово: КузГТУ, 2000.

11.Полетаев В.А. Технологическая подготовка изготовления деталей на станках с ЧПУ: Учеб. пособие. – Кемерово: КузГТУ, 1998.

12.Дерябин А.Л. Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ и в ГПС: Учеб. пособие / А.Л. Дерябин, М.А. Эстерзон. – М.: Машиностроение, 1989.

13.Машкин Л.Д. и др. Структурный метод проектирования технологических процессов механической обработки: Учеб. пособие. – Кемерово: КузГТУ, 1986.

14.Чарнко Д.В. Выбор технологических баз при изготовлении корпусных деталей на станках с ЧПУ / Д.В. Чарнко, Ю.Л. Берсенев // Станки и инструмент. – № 8. – 1981.