Выбор технологического оборудования

На этом этапе разрабатывается общий план изготовления детали, предварительно выбирается технологическое оборудование, намечается содержание операций.

Таблица 3.7  Выбор маршрута обработки наружных цилиндрических поверхностей

Вид заготовки	Материал детали и его состояние		Технологические переходы, изменяющие точность
			Черновые, термические, чистовые									Отделочные
			Обтачи­вание черно-	Обди­рочное шлифо­вание	Обтачи­вание чистовое	Обтачи­вание тонкое	Шлифо­вание предвари-тельное	Закалка, цемента-ция с закалкой	Исправле-ние цен-тровых фасок	Шлифо­вание чистовое	Шлифо­вание тонкое	Супер­финиш	Поли­рование	Доводка неразмер- ная	Доводка размер­- ная
1	2		3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
ОТЛИВКА, ПОКОВКА, ШТАМПОВКА	Сталь незакалённая	1	1,2,3,4,5,.6	-	1,2,4,5	4,5	3,6	-	-	1,2,3,6	1,4,6	1,2,3,4,5,0	1,2,3,4,5,6	1,2,3,4,5,6	1,2,3,4,5,6
	Сталь закалённая	2	1,2	-	2	-	1	1,2	1,2	1,2	1	1,2	1,2	1,2	1
	чугун	3	1,2,3	-	1,3	1	2	-	-	2,3	1	1,2,3	1.2,3	1.2,3	1
ТОЧНАЯ ОТЛИВКА,   ТОЧНАЯ ШТАМПОВКА	Сталь незакалённая	4	1,2,3,4,5,6	-	1.2,4.5	4,5	3,6	-	-	13,6	1,4,6	12,3,4,5.6	1,2,3,4,5,6	1.2,3,4,5,6	1.4,.6
	закаленная	5	1,2	-	2	-	1	1,2	1,2	1,2	1	1,2	1,2	1,2	1
	Чугун	б	1,2,3,4,5,6	-	1,2,3,4,5	1,2,3	4,6	-	-	4,.5,6	1,2,3,6	1,2,3,4,5,6	1,2,3,4,5,6	1,2,3,4,5,6	1,2,3,6
	Цветные металлы	7	1,2	-	1,2	1,2	-		-	-	-	-	1	2	-
КРУГЛЫЙ, ПРО­КАТ, ТРУБА	Сталь незакалённая	8	1,2,5,4,5,6	1,2	4,5	4,5	3,6	-	-	1, 2,3,6	1,4,6	1,2,3,4,5,6	1,2,3,4,5,6	1,2,3,4,16	1,4,6
	Сталь закалённая	9	1,2,3,4	4	2,3	-	1,4	1,2,3,4	1,2,3	1,2,3,4	1,2,4	1,2,3,4	1.2,3,4	1,2,3,4	1,2,4
КОЭФФИЦИЕНТ ТРУДОЕМКОСТИ		10	1	0,8	1,2	2,0	0,9	-	-	1,2	2,0	1,0	2,0	5,0	10,0
ШЕРОХОВАТОСТЬ		11	Rz 40-80	Rz 10-20	Ra 1,25-2,5	Ra0,63-2,5	Ra1,2.5-2,5	COXP	-	Ra 0,32- 1,25	Ra0,08-.0,32	Ra 0,02-0,08	Rz 0,02-0,1	Rz 0,02-0,1	Rz 0,02-0,1
ТОЧНОСТЬ (КВАЛИТЕТ)              ДИАМЕТРА		12	12-14	11-12	9-11	6-7	9-11	ИСХ+1 KB	-	6-8	4-7	3-5	СОХР	СОХР	3-5
ОТКЛОНЕНИЕ СООСНОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНО ЦЕНТРОВ		13	0,1 К	0,05 К	0,06 K	0,03 K	0,02 К	ИСХ+0,02К	0.03  К	0,01 К	0,005 К	СОХР	СОХР	СОХР	СОХР
откл, соосности относительно БАЗЫ (В ПАТР. ИЛИ ПРИСП.)		14	0,25 К	-	0,1 К	0,05 К	0,03 К	ИСХ+0,01К	-	0,02 К	0.02 К	СОХР	СОХР	СОХР	СОХР
откл, соосности относительно ВАЗЫ (В ЦАНГЕ)		15	0,15 К	-	0,06 К	0,03 К.	0,02 К	ИСХ+0,01К	-	0,02 К	0,02 К	СОХР	СОХР	СОХР	СОХР
ОТКЛОНЕНИЕ ПРЯМОЛИ-НЕЙНОСТИ ОСИ		16	0,02 К	0,02 К	0,02 К	0,015 К	0,01 К	ИСХ+0,02К	-	0,005 К.	0,003 К	СОХР	СОХР	0,001К	0,001 К
отклонение от ЦИЛИНДРИЧНОСТИ		17	0,05 К	0,03 К	0,02 К	0,015 К	0,01 К	ИСХ+0,01К	-	0,003 К.	0,004 К	СОХР	СОХР	0,001 К	0,001 К
СМЕЩЕНИЕ ОСИ ПРИ БЕС ЦЕНТРОВОЙ ОБРАБОТКЕ		18	-	0,03 К	-	-	0,02 К	-	-	0,01 К	0,005 К	СОХР	СОХР	СОХР	СОХР
КОЭФФИЦИЕНТ. УЧИТЫВАЮЩИЙ РАЗМЕР		15	К = 0,004Г +1, где Г - наибольший габаритный размер обрабатываемой поверхности

Для сокращения объемов работы и сроковпроектирования технологического маршрута целесообразно  воспользоваться аналогами - типовым или групповымтехнологическим маршрутами.

При изменении и дополнении технологического маршрута следует придерживаться рекомендаций, приведенных в таблице 3.8. Маршрут  обработки делится на три стадии: черновую, чистовую, отделочную. На первой снимают основную массу  материала в виде припусков и напусков. При черновой  обработке наблюдается возникновение внутренних напряжений в материале  заготовки вследствие действия силовых и  температурных факторов, что вызывает деформацию  заготовки. Для снятия внутренних напряжений вводят специальную термообработку. Уменьшению внутренних  напряжений способствует разрыв во  времени между черновой и чистовой стадией (старение).

Чистовая  стадия занимает промежуточное положение между черновой и отделочной, на которой окончательно формируются показатели точности детали.

Этот принцип построения маршрута может претерпевать изменения при обработке конкретных деталей. Так при жесткой заготовке и малых размерах об­рабатываемых поверхностей окончательная обработка может выполняться и в начале маршрута без каких - либо вредных последствий. Маршрут обработки нежёстких деталей может содержать увеличенное число чистовых переходов и этапов стабилизирующей термообработки. Приведенный в таблице 3.8 примерный маршрут может быть нарушен и в случае применения принципа параллель­ной концентрации операций, когда в одной операции совмещены черновые и чистовые виды  обработки (агрегатные станки, многошпиндельные токарные станки).

Таблица 3.8 Этапы технологического процесса

При установлении обшей последовательности обработки поверхностей придерживаются следующих принципов:

1) в первую очередь обрабатываются чистовые технологические базы;

2) в начале чернового этапа следует произвести обработку тех поверхно­стей, где возможно появление скрытых дефектов заготовки (поры, тре­щины, раковины) и где такие дефекты недопустимы;

3) чем точнее поверхность, тем позже она обрабатывается;

4) обработку неосновных поверхностей (фаски, канавки, пазы) следует вести на этапе чистовой обработки I (до упрочняющей термообработ­ки);

5) легко повреждаемые поверхности (наружные резьбы, шлицевые и зубча­тые поверхности) целесообразно обрабатывать ближе к окончанию маршрута.

Формирование технологических операций, входящих в отдельные этапы, ведут путем объединения одноименных методов и видов обработки (токарная черновая, токарная чистовая и т. д.).

При разделении технологических этапов механической обработки заготовки на технологические операции и формировании технологического маршрута следует исходить из типа производства и принципов формирования технологи­ческого процесса: дифференциации или концентрации.

Использование принципа  дифференциации означает, что технологический процесс состоит из простых технологических операций с мальм количеством технологических переходов. Область использования - массовое производство с поточной организацией и регламентированным тактом выпуска изделий, уменьшенным временем выполнения операции.

Принцип концентрации предусматривает формирование технологического процесса из сложных технологических операций с большим количеством техно­логических переходов.

Последовательной концентрацией называется такая организация техноло­гической операции, где все переходы, входящие в неё, выполняются последова­тельно. Такие операции требуют большого времени на их выполнение. Принцип последовательной концентрации операций применяется при формировании тех­процессов в условиях единичного, мелкого и среднесерийного производства с непоточной организацией труда.

Параллельная концентрация обеспечивает:наличие технологических опе­раций с большим количеством технологических переходов, выполняемых одно­временно. Обеспечение этого принципа связано с использованием многоинструментных станков (многорезцовых, многошпиндельных, агрегатных и автомати­ческих линий). Область использования указанного принципа - крупносерийное и массовое производство с поточной организацией труда.

При формировании технологических операции следует предварительно наметить их содержание: количество установов, позиций.

Наряду с основными технологическими операциями, формирующими точностные характеристики детали и качество её поверхностей, следует преду­сматривать вспомогательные операции контроля, удаления заусенцев, мойки и сушки, клеймения и т.п.

Контрольные операции намечают после тех технологических операций, где вероятно повышенное количество брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, а так же в конце обработки. На остальных операциях обычно преду­сматривается контроль исполнителями - станочниками, наладчиками.

Операции удаления заусенцев вводят после тех операций, на которых в си­лу специфических условий работы инструментов возможно появление заусенцев на обработанных поверхностях.

Моечные операции должны быть предусмотрены после обработки, в ре­зультате которой на обрабатываемых поверхностях могут оставаться частицы абразива или мелкие частицы стружки (шевингование, шабрение, шлифование и т.п.).

На этапе формирования технологического маршрута необходимо провести предварительный выбор технологического оборудования для выполнения операций. Оборудование для операций механической обработки выбирается в сле­дующей последовательности:

1) определяются группы станков исходя из методов обработки и форм обрабатываемых поверхностей;

2) выбираются типы и модели станков, при этом принимается во внимание форма и размеры изготавливаемой детали и предполагаемый принцип формирования операций - дифференциация или концентрация (последовательная или параллельная).

В случае проектирования технологического процесса для серийного произ­водства следует отдавать предпочтение использованию станков с числовым программным управлением, обеспечивающих необходимую гибкость производства, В массовом необходимо стремиться к использованию станков — автоматов с же­стким управлением - агрегатных, многошпиндельных и т.д.

В общем случае оборудование не должно быть дефицитным и должно обеспечивать требования безопасной работы, эргономики и экологии.

Окончательно технологический маршрут изготовления детали оформляют в виде таблицы 3.9. Перед составлением таблицы следует выполнить кодирова­ние поверхностей детали, присвоив им номера, и кодирование размеров детали (рис. 3.23). Размерам присваивают буквенно - цифровые коды, при этом диамет­ры обозначают двойными радиусами: 2В, 2Г, и т.д. Для кодирования размеров используются буквы славянского алфавита (кириллицы).

Таблица 3.9 Технологический маршрут изготовления детали

Рис. 3,23. Схема кодирования поверхностей и размеров детали

3.5.3. План изготовления детали

План изготовления детали разрабатывается на базе маршрутной техноло­гии и служит основой для проектирования технологических операций [20].

План - это графический иллюстративный документ учебного характера, содержащий следующую информацию (таблица 3.10):

1) номера и названия всех операций технологических процессов, имеющих место при изготовлении детали в соответствии с принятым технологическим маршрутом её изготовления.

В общем случае технологические процессы, не относящиеся к обра­ботке резанием (заготовительные, химико-термической обработки, очи­стные) и содержащие несколько операций, допускается в плане изго­товления обозначать одной операцией: "заготовительная" или "терми­ческая";

2) наименование и предполагаемую модель оборудования, на котором выполняется конкретная технологическая операция;

3) эскизы обработки заготовки;

4) технические требования на выполнение операций.

На эскизе заготовка должна быть изображена в рабочем положении обработки на станке и её конфигурация должна соответствовать форме, которая по­лучается после обработки на операции или её отдельном этапе (позиции, установе). Обработанные поверхности выделяются двойной контурной линией или красным цветем (на чертеже, входящем в курсовой или дипломный проект). Ука­зываются номера обработанных; поверхностей с индексами операций и, при не­обходимости, части операций: 7^{020 - А} - поверхность 7 на операции 020 и установе А; 8^030-I-1- поверхность 8 на операции 030, позиции I, переходе 1.

На эскизах должны быть выполнены теоретические схемы базирования, принятые при выполнении технологических операций. При необходимости ука­зываются номера поверхностей или осей, являющихся технологическими базами, с индексами операций, на которых эти базы сформирована.

Указываются операционные размеры, предписанные к выполнению на данной операции, установе, позиции. Операционные размеры обозначаются бук­венными или буквенно - цифровыми символами с индексами операций: А⁰¹⁰ -размер А, выполненный на операций 010; 2Б⁰²⁰ - диаметр 2Б (2 радиуса размером Б) на операции 020.

Символы размеров берутся из схемы кодирования поверхностей и разме­ров детали (рис. 3.23).В случае несовпадения чертежных и операционных разме­ров, последним присваиваются свои буквенные символы. При необходимости используются латинский и греческий алфавиты

Простановка размеров зависит от метода достижения точности, принятого на операции (последовательных ходов и замеров или по настройке). Кроме этого, использование метода настроенного на размер оборудования требует учета осо­бенностей настройки. Особую важность это положение имеет при получении продольных размеров у тел вращения, когда настройка может происходить от настроечных баз, несовпадающих ни с измерительными, ни с технологическими базами.

Для универсального оборудования наиболее применима схема "а" (рис 3.24), где координатным способ простановки размеров легко реализуется при на­стройке по упорам, которые скоординированы от технологической базы (т. 5).

Токарные станки с числовым программным управлением (ЧПУ), приме­няемые при чистовой обработке, могут реализовывать как схему "а" (работа в абсолютной системе координат) так и схему "б" - цепочный способ (работа в относительной системе координат). Кроме указанных схем возможно применение схемы "в", когда нуль детали перемещен на крайний правый торец детали.

Схема "г" используется при чистовой обработке валов (гидрокопироваль­ные станки, станки с ЧПУ, шлифовальные станки с ЧПУ). В этом случае не со­блюдается правило единства баз, но это продиктовано необходимостью повышения точности диаметральных размеров при использовании упорных центров.

Схема "д" имеет место при применении станков, имеющих устройства по позиционирования  в продольном направлении (шлифовальные, токарные с ЧПУ).

Рис.  3.24   Варианты простановки продольных операционных размеров для тел вращения

Технические требования на выполнение технологических операций вклю­чают в себя требования к шероховатости, технологические допуски на размеры, форму и взаимное расположение поверхностей.

При этом необходимо соблюдать условие:

ТА^ОП ≥ ω_СТА^ОП,

 где ТА^ОП - операционный допуск на параметр А;

ω_СТА^ОП - величина погрешности параметра А,  которая может

возникнугь на данной операции при нормальном состоянии технологической системы (статистическая погрешность).

Величины статистических погрешностей на операциях резанием выбира­ются по таблицам экономической точности [18,20 и др.], которые использова­лись при определении технологических маршрутов обработки отдельных по­верхностей (раздел 3.5.1). Следует отметить условия, в которых определялись погрешности размеров и пространственного расположения: погрешности бази­рования и пространственных отклонений измерительных баз принимались рав­ными нулю (т.е. отсутствовали).

При назначении операционных допусков на размеры для случая обработки на настроенном станке необходимо придерживаться следующих правил:

1) допуск на размер между измерительной базой и обработанной поверх­ностью ТА^ОП складывается из статистической погрешности получения размера ω_СТА^ОП, пространственных отклонений измерительной базы ∆^И_пр и погрешности базирования ε_БА от несовпадения технологической и из­мерительной баз (в случае несовпадения баз) (рис 3.25):

ТА^ОП = ω_СТА^ОП + ∆^И_пр + ε_БА

2) допуск на размер Б между поверхностями, обработанными с одного установа включает в себя только величину статистической погрешности:

ТБ^ОП = ω_СТБ^ОП;

3) операционные допуски на размеры 2В^ОП и 2Г^ОП замкнутых поверхностей складываются из статистических погрешностей обработ­ки этих поверхностей:

Т2В^ОП = ω_СТ2В^ОП,          Т2Г^ОП = ω_СТ2Г^ОП.

При обеспечении точности методом последовательных ходов и промеров операционные допуски равны или больше статистических погрешно­стей выполняемых размеров.

В технологических процессах механической обработки реальных деталей из-за несовпадения конструкторских и технологических баз часть размеров и иных размерных параметров может выполняться косвенно. В связи с этим окон­чательное решение по формированию технологического маршрута и плана изго­товления может быть принято лишь после выполнения размерного анализа тех­нологического процесса с помощью технологических операционных размерных цепей [21].