Технология машиностроения. Курс лекций для студентов III курса направления подготовки 35. 03. 06 Агроинженерия В. В. Чекмарев фгбоу во Саратовский гау
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
Ансеров, М.А. Приспособления для металлорежущих станков / М.А. Ансеров.- М. «Машиностроение, 1960. 47 Лекция №8 Проектирование технологических процессов механической обработки деталей 8.1. Исходные данные для проектирования Для проектирования технологического процесса требуются следующие исходные данные. 1. Рабочие чертежи детали и сборочной единицы, в которую она входит, с подробными данными о форме и размерах детали, с указанием допусков и посадок и шероховатости поверхности. 2. Технические требования на изготовление детали, определяющие требования точности и качества обработки, а также возможные особые требования (твердость, структура материала, термическая обработка, балансировка, подгонка по массе, гидравлические испытания: и т.д.). 3. Программное задание и срок, в течение которого должна быть выполнена программа выпуска деталей. 4. Данные о наличии оборудования или о возможностях его приобретения. При проектировании технологических процессов для действующих или реконструируемых заводов должны быть подготовлены данные об имеющемся оборудовании, размерах производственных площадей и данные о других местных производственных условиях. При разработке технологических процессов используются типовые технологические процессы, справочные и нормативные материалы (каталоги и Паспорта оборудования, альбомы приспособлений, стандарты и нормали на режущий и измерительный инструмент, нормативы по точности, шероховатости поверхности, расчету припусков, режимам резания и техническому нормированию, тарифно-квалификационные справочники) и другие вспомогательные материалы. Перед разработкой технологического процесса должен быть выполнен технологический контроль, т.е. рабочие чертежи должны быть проверены на обеспеченность их необходимыми данными о размерах деталей и их элементов, материале и его свойствах, допусках и посадках, шероховатости поверхности, допускаемых отклонениях формы и расположения поверхностей и т.д. Контролируется также соответствие конструкции деталей требованиям технологичности при изготовлении их в условиях и при возможностях данного производства. Технологический контроль требует от технолога знаний о служебном назначении деталей и условиях их работы в узлах машины. Необходимые конструктивные изменения, связанные с повышением технологичности деталей, вносятся в чертежи только конструктором. 8.2. Порядок разработки технологических процессов После технологического контроля производится проектирование технологических процессов механической обработки деталей машины. Все детали, входящие в программу цеха, классифицируются и группируются по конструктивно-технологическим признакам. Выделяются детали массового, серийного и мелкосерийного производств. Для каждой детали устанавливается соответствующая организационная форма производства. Определяются такт выпуска и размер партии изготавливаемых деталей и устанавливается вид организации технологического процесса (единичный, типовой). Выбирается вид заготовки, рассчитываются или назначаются припуски на обработку и устанавливаются размеры исходной заготовки. Составляется рациональная последовательность выполнения технологических операций — технологический маршрут обработки. Подбирают станки для выполнения отдельных операций. Определяются способы установки и закрепления заготовки и уточняется в связи с этим технологический маршрут проведения операций. Выбираются универсальные приспособления и намечаются принципиальные схемы работы 48 специальных приспособлений. Формулируются задания на проектирование специальных приспособлений. Операции разделяются: на технологические и вспомогательные переходы — определяется структура операций. Устанавливаются межоперационные припуски и допуски. Выбираются тип и размер инструмента и разрабатываются эскизы конструкции и размеры специальных инструментов. Устанавливаются режимы резания для всех технологических переходов. Определяются технические нормы времени на операции и разряд работы на каждой операции. Рассчитываются технико-экономические показатели технологического процесса. Выбирается оптимальный вариант технологического процесса из числа конкурирующих. Оформляется технологическая документация. При разработке технологических процессов должны быть учтены возможности применения скоростных режимов резания, поточных методов обработки, групповой наладки оборудования, многостаночного обслуживания, многоместных приспособлений и других способов повышения производительности труда. 8.3. Разработка маршрутной технологии Маршрутная технология разрабатывается и оформляется с применением маршрутных технологических карт, в которых перечисляются технологические операции, приводятся данные о заготовках, необходимом оборудовании, приспособлениях и специальном инструменте. Нормы времени принимаются приближенно по опытно-статистическим данным (определяются на основании опыта или сравнения). Маршрутная технологическая карта может снабжаться эскизом детали, изображенной в окончательно обработанном виде. Технологический маршрут определяет последовательность выполнения операций. Операции, требующие снятия больших объемов металла — больших припусков, выполняются в начале обработки, чистовые — в конце. Разделение операций на черновые и чистовые и выполнение черновых (обдирочных) работ в начале обработки объясняется рядом причин. После снятия больших слоев металла могут быть обнаружены скрытые ранее дефекты заготовки в виде раковин, рыхлостей, трещин, твердых включений и т. д. В результате удаления с заготовки большого слоя металла, особенно поверхностного слоя с литой коркой, происходит перераспределение внутренних напряжений и последующее коробление заготовки. Для проявления этих деформаций необходим некоторый промежуток времени. При черновой обработке на заготовку действуют значительные силы резания, что приводит к упругим деформациям детали, ее нагреву и пластическому деформированию поверхностного слоя. При чистовой обработке коробление и упругие деформации обычно незначительны. Разделение операций на черновые и чистовые позволяет специализировать станки и предотвратить загрузку высокоточных станков обдирочными работами, что удлиняет срок службы этих станков. Первыми выполняются операции по обработке основных базовых поверхностей (опорных, установочных), используемых в дальнейшем как опорно-установочные или измерительные базы. Сначала производятся черновые токарные, фрезерные и протяжные работы, а затем сверление, зенкерование, развертывание и чистовая обработка. Последними идут финишные операции, обеспечивающие высокую точность и малую шероховатость поверхности после термической обработки деталей, если она предусмотрена (тонкое шлифование, хонингование, суперфиниширование, доводка, притирка и т.д.). 8.4. Разработка операционной технологии Операционная технология разрабатывается при крупносерийном и массовом производстве и оформляется в виде операционных технологических карт — для каждой операции заполняется отдельная операционная технологическая карта. Карта содержит все 49 данные, необходимые для реализации приведенного в ней технологического процесса. Операционная технология включает карты эскизов и схем, на которых заготовки изображаются в таком виде, какой они принимают после выполнения данной операции. Могут быть приведены и эскизы обработки детали по переходам. Сначала разрабатывается технологический маршрут обработки детали, т.е. последовательность выполнения операций и перемещения детали по станкам, а затем для каждой операции устанавливается структура технологического процесса данной операции, т.е. порядок выполнения переходов. При разработке операционной технологии предоставляется возможность наиболее полно учесть все особенности выполняемой операции, тщательно подготовить данные для применения прогрессивных методов обработки, режущего и измерительного инструмента и технически обоснованных норм времени. Очень важно выбрать и точно зафиксировать режущий и измерительный инструмент. Конструкция, формы и геометрия режущего инструмента определяются его назначением, а материал режущей части подбирается в зависимости от материала заготовки, режимов резания (мощности станка), характера производства и некоторых других факторов (многоинструментальная обработка и т.п.). При обработке мягких сталей и цветных сплавов можно пользоваться резцами из быстрорежущей стали. Обработка твердых и прочных сталей, стальных отливок, поковок и штамповок производится инструментом, оснащенным пластинками твердых сплавов марок Т5К10, Т15К6, Т30К4. При обработке отливок из серого чугуна и бронзы применяются твердые сплавы ВК8 и ВК6. Для чистовой обработки закаленных чугунных гильз используются инструменты, оснащенные пластинками твердого сплава марки ВК2 или ВКЗМ. Сверла, зенкеры, развертки и фрезы изготовляются из быстрорежущей стали или оснащаются пластинками твердого сплава. Фрезерные головки для торцевого фрезерования, как правило, оснащаются твердыми сплавами. Обозначение режущего инструмента на технологических картах должно содержать информацию, достаточную для использования его в производстве и планировании и для правильного ведения инструментального хозяйства. Выбор измерительного инструмента производится с учетом размеров и формы детали, квалитета точности и посадки. Конструкция инструмента должна обеспечивать получение размеров с требуемой по чертежу точностью. В серийном и массовом производствах должны быть использованы предельные калибры. Специальный режущий и измерительный инструмент, установочные и контрольные приспособления записываются с указанием номера чертежа (условно). 8.5. Технологическая документация Технологическая документация служит основой для обеспечения технологической дисциплины на производстве. Она должна содержать все данные, необходимые для реализации разработанных технологических процессов, изложенные в краткой форме, четких и ясных выражениях, не допускающих разночтений. Технологическая документация регламентируется системой стандартов ЕСТД (Единая система технологической документации), которая является составной частью Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП). ЕСТД представляет собой комплекс стандартов, устанавливающих порядок разработки, оформления, комплектации и обращения технологической документации, разрабатываемой и применяемой в производстве всеми машиностроительными организациями и предприятиями. В соответствии с ЕСТД технологическая документация подразделяется на два вида — предварительный проект технологического процесса и рабочую технологическую документацию. Предварительный проект технологического процесса разрабатывается при составлении эскизного или технического проекта конструкции. Он предназначается для проверки технологичности конструкции изделия на стадиях эскизного и технического проектов конструкторской документации, а также для подготовки и разработки рабочей 50 документации. Предварительный проект содержит: специальные технологические процессы и их перечень; типовые технологические процессы и их перечень; технические задания на разработку специального технологического оборудования и оснастки и их перечень; технологические инструкции и их перечень. Рабочая документация представляет собой совокупность документов (карт, ведомостей, инструкций), содержащих все данные, необходимые для изготовления и контроля изделий. Степень детализации технологического процесса и набор технологических документов зависят от типа производства и особенностей тех конкретных условий, в которых осуществляется изготовление машины. Ниже приведено содержание некоторых технологических документов. Маршрутная карта содержит описание технологического процесса изготовления и контроля детали по всем операциям в их технологической последовательности, включая все виды технологического процесса (литье, ковка, штамповка, механическая обработка, термическая обработка и т.д.), выполняемые в различных цехах предприятия. В картах приводятся данные об оборудовании, оснастке, специальностях, квалификации рабочих и нормах времени на выполнение операций. Перечень технологических операций, приведенных в карте, образует технологический маршрут изготовления детали. Операции нумеруются арабскими цифрами в возрастающем порядке. Операции, выполняемые до механической обработки, могут нумероваться отдельно римскими цифрами. В зависимости от типа и характера производства применяются различные формы маршрутных карт. Операционная карта разрабатывается на отдельную операцию и содержит все данные, необходимые для выполнения работ на этой операции. Операция расчленяется на переходы, которые записываются в повелительном наклонении (обточить, сверлить и т.д.) и нумеруются арабскими цифрами. Карта содержит данные о заготовке: материал, масса, твердость и др. В карте указываются оборудование (станок), приспособление, режущий, измерительный и вспомогательный инструмент и приводятся все параметры режима резания. В карту включаются также все составные части технической нормы времени, профессия и разряд рабочего, расценка и норма выработки. Карта эскизов содержит эскизы, схемы и таблицы, необходимые для выполнения технологического процесса, операции или перехода. В карте эскизов должны быть указаны данные, необходимые для выполнения технологического процесса (размеры, предельные отклонения, обозначения шероховатости поверхностей, технические требования и т.д.). Обрабатываемые поверхности детали обводятся сплошной линией толщиной от 25 до 35 (S — толщина линии). На эскизах все обрабатываемые поверхности нумеруются арабскими цифрами. Номер поверхности проставляется в окружности диаметром 6—8 мм и соединяется с размерной линией. При этом размеры и предельные отклонения обрабатываемой поверхности в содержании операции (перехода) не указываются, например «обточить поверхность в размер Q», «расточить отверстие в размер ©». Нумеровать поверхности следует в направлении движения часовой стрелки. Карта технологического процесса механической обработки содержит описание процесса обработки детали по всем операциям, выполняемым в одном цехе, и их технологической последовательности. Приводятся данные об оборудовании, оснастке, заготовке, разряд работы и норма времени. Технологическая инструкция содержит описание специфических приемов работы или методики контроля технологического процесса, правила пользования оборудованием и приборами, а также описание физико-химических процессов, происходящих при отдельных операциях. Кроме карт и инструкций, в число технологических документов входит ряд ведомостей: ведомость (перечень) оснастки, необходимой для выполнения данного технологического процесса; ведомость материалов, включающая данные о заготовках, нормах расхода материала; ведомость технологических документов, определяющая состав и комплектность документов, необходимых для изготовления детали, и др. 4.6. Технико-экономические показатели технологического процесса 51 Технико-экономические показатели являются основой при решении вопросов о выборе варианта технологического процесса. Из возможных должен приниматься технологический процесс, обеспечивающий наименьшую себестоимость изделия. Снижение себестоимости достигается повышением эффективности использования оборудования, рабочего времени и рациональной организацией производства. К основным технико-экономическим показателям относятся технологическая себестоимость и трудоемкость изготовления изделия. По этим показателям оценивается не только эффективность технологического процесса, но и технологичность конструкции (см. п. 3.2). Для оценки и анализа эффективности использования металлорежущего оборудования применяются коэффициент использования станка по основному технологическому времени n 0 и коэффициент загрузки оборудования по времени n 3 Коэффициент использования станка по основному технологическому времени определяется формулами: для крупносерийного и массового производств для единичного, мелкосерийного и среднесерийного производств где t 0 — основное технологическое время; t ш — штучное время; t ш.к — штучно- калькуляционное время. Чем выше значение коэффициента n 0 , тем эффективнее используется оборудование. Коэффициент загрузки станка по времени определяется по формуле где п р — расчетное количество станков; n д — действительное количество станков. Расчетное количество станков определяется по формулам: для крупносерийного и массового производств для единичного, мелкосерийного и среднесерийного производств где 2t m и 2t ш . к — суммарное значение соответственно штучного и штучно-калькуляционного времени при обработке деталей в объеме годовой программы на станках рассматриваемого типа; F Д — действительный годовой фонд времени работы станка, определяемый по формуле F Д =F H K; F Н — номинальный годовой фонд времени работы станка; К — коэффициент использования оборудования. При пятидневной рабочей неделе продолжительностью 41 ч (8-часовой рабочий день) и при 260 рабочих днях в году принимаются: для односменной работы F H =2070 Ч , при К=0,98 F Д =2030 ч; для двухсменной работы F H =4140 ч, при К=0,97 F Д ==4015 ч; для трехсменной работы F H ==6210 ч, при К=0,96 F Д =5960 ч. Действительное количество станков n д определяется на основе расчета n р путем округления полученного значения до ближайшего большего целого числа. 52 8.6. Проектирование технологической оснастки. Классификация приспособлений Дополнительные устройства, предназначенные для установки и закрепления заготовок (деталей) при выполнении технологических операций обработки, сборки и контроля, называются приспособлениями. Приспособления, применяемые для закрепления режущего инструмента, называются вспомогательным инструментом. В зависимости от области использования приспособления образуют следующие группы: станочные; вспомогательный инструмент; контрольные; слесарно-сборочные. Станочные приспособления подразделяются на токарные, фрезерные, сверлильные и др. По степени специализации различаются универсальные, универсально-групповые, универсально-сборные и специальные приспособления. Универсальные приспособления применяются в единичном, мелкосерийном и среднесерийном производствах. К ним относятся тиски, трехкулачковые патроны, делительные головки, поворотные столы и т. п. Универсально-групповые приспособления предназначаются для серийного производства и комплектуются из двух частей: универсальной (постоянной) и сменной. Сменные части (кулачки, упоры, цанги и т.п.) подбираются в соответствии с формой и размерами обрабатываемых заготовок. Переналадка производится при переходе к обработке партии других заготовок. Универсально-сборные приспособления (УСП) собираются из нормализованных узлов и деталей. В комплект УСП входят базовые, опорные, направляющие, установочные, прижимные и крепежные детали. Приспособление образуется путем соединения различных элементов УСП в зависимости от вида обработки, формы и размеров заготовки. УСП применяются в мелкосерийном и среднесерийном производствах. Специальные приспособления предназначаются для выполнения только определенных операций обработки, сборки или контроля конкретных деталей или сборочных единиц. В связи с высокой стоимостью и трудоемкостью этих приспособлений их целесообразно использовать в условиях крупносерийного и массового производств. Они обеспечивают высокую производительность труда путем сокращения вспомогательного времени и повышения точности обработки. По степени механизации и автоматизации приспособления делятся на ручные, механизированные, полуавтоматические и автоматические. По источнику энергии приводы приспособлений подразделяются на пневматические, гидравлические, магнитные, электромеханические, вакуумные и центробежно- инерционные. Во всех случаях, когда это экономически целесообразно, должны применяться принадлежности станка (приспособления, постоянно находящиеся на станке) и универсальные приспособления, имеющиеся на производстве. Специальные приспособления проектируются и изготовляются тогда, когда их применение экономически оправдано или технически необходимо. Установка заготовки на приспособлении в требуемом положении может осуществляться по разметке, с выверкой относительно отверстия или наружной цилиндрической поверхности, по цилиндрической поверхности без выверки или по упорам. Во всех случаях установки и закрепления заготовки на приспособлении действует правило шести точек. |