Лекции ОТМС. Лекции, 6 часов самостоятельное изучение ) тема жизненный цикл изделий машиностроения и его технологическая со ставляющая. (2 Часа лекции) Введение
 Скачать 10.52 Mb.
|
|
ТЕМА 14. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ (8 ЧАСОВ ЛЕКЦИИ) Разработка технологических процессов изготовления деталей Задача разработки технологического процесса изготовления детали заключается в нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от полуфабриката, поставляемого на машиностроительный завод, к готовой детали. Выбранный вариант должен обеспечивать требуемое качество детали при наименьшей ее себестоимости. Технологический процесс изготовления детали рекомендуется разрабатывать в следующей последовательности: 1) изучить по чертежам служебное назначение детали и проанализировать соответствие ему технических требований и норм точности; 2) выявить число деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу, наметить вид и форму организации производственного процесса изготовления деталей; 3) выбрать полуфабрикат, из которого должна быть изготовлена деталь; 4) выбрать технологический процесс получения заготовки, если неэкономично или физически невозможно изготовлять деталь непосредственно из полуфабриката; 5) обосновать выбор технологических баз и установить последовательность обработки поверхностей заготовки; 6) выбрать способы обработки поверхностей заготовки и установить число переходов по обработке каждой поверхности исходя из требований к качеству детали; 7) рассчитать припуски и установить межпереходные размеры и допуски на отклонения всех показателей точности детали; 8) оформить чертеж заготовки; 9) выбрать режимы обработки, обеспечивающие требуемое качество детали и производительность; 10)пронормировать технологический процесс изготовления детали; 11)сформировать операции из переходов и выбрать оборудование для их осуществления; 12)выявить необходимую технологическую оснастку для выполнения каждой операции и разработать требования, которым должен отвечать каждый вид оснастки (приспособления для установки заготовки и режущего инструмента, режущий инструмент, измерительный инструмент и пр.); 13) разработать другие варианты технологического процесса изготовления детали, рассчитать их себестоимость и выбрать наиболее экономичный вариант; 14)оформить технологическую документацию; 15)разработать технические задания на конструирование нестандартного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента. При разработке технологического процесса изготовления детали используют чертежи сборочной единицы, в состав которой входит деталь, чертежи самой детали, сведения о количественном выпуске деталей, стандарты на полуфабрикаты и заготовки, типовые и групповые технологические процессы, технологические характеристики оборудования и инструментов, различного рода справочную литературу, руководящие материалы, инструкции, нормативы. Технологический процесс разрабатывают либо с привязкой к действующему, либо для создаваемого производства. В последнем случае технолог обладает большей свободой в принятии решений по построению технологического процесса и выбору средств для его осуществления. Выбор вида и формы организации производственного процесса изготовления деталей Вид и форму организации производственного процесса изготовления деталей выбирают в соответствии с их количественным выпуском. Прежде всего необходимо выяснить возможность использования наиболее производительных вида и формы организации производственного процесса (непрерывного или переменного потока). Непрерывно-поточное производство можно организовать при условии, что технологическое оборудование будет полностью загружено изготовлением деталей одного наименования. В тех случаях, когда относительно небольшое число малотрудоемких деталей делают неэкономичным использование непрерывно-поточного производства, детали объединяют в группы по признакам близости служебного назначения, конструктивных форм, размеров, технических требований, материалов. Объединение деталей в группы позволяет использовать метод групповой технологии и организовать переменно-поточное производство. Там, где незначительное число одноименных деталей делает неэкономичным их изготовление поточными методами, остается возможность создания технологически замкнутых участков с использованием высокопроизводительного оборудования, технологической оснастки и применением метода групповой технологии. В мелкосерийном и единичном производстве приходится организовывать участки, объединяющие оборудование со сходным служебным назначением. Выбор полуфабриката и технологического процесса изготовления заготовок Задачей разработчика технологического процесса на этом этапе является нахождение кратчайшего и экономичного пути превращения полуфабриката, производимого металлургической, химической и другими отраслями промышленности, в готовую деталь. Для изготовления деталей машиностроительные заводы используют разнообразные виды прокатов черных и цветных металлов, стальные слитки, чугун и алюминий в виде чушек, порошковые металлические материалы, гранулированные и порошковые пластические материалы и пр. При избранном конструктором материале детали возможны различные пути превращения полуфабриката в готовую деталь. Получать детали в готовом виде в ряде случаев удается методами точного литья, пластического деформирования и прессованием металлических порошков. Те же результаты достигаются при изготовлении деталей из пластмасс с помощью литьевых машин. Если для изготовления детали нельзя подобрать полуфабрикат, который можно сразу превратить в готовую деталь, то приходится сначала превращать полуфабрикат в заготовку, а затем – заготовку в готовую деталь. В таких случаях приходится выбирать полуфабрикат, обеспечивающий экономичное получение заготовки, и изыскивать способ получения заготовки, позволяющий превратить ее в деталь с наименьшими затратами труда и материала. В современном машиностроении для получения заготовок деталей используют разнообразные технологические процессы и их сочетания: различные способы литья (в землю, в опоках, кокильное, центробежное, по выплавляемым моделям, в оболочковые формы, под давлением и др.), различные способы пластического деформирования металлов (свободная ковка, ковка в подкладных штампах, штамповка на молотах и прессах, периодический и поперечный прокат, высадка, выдавливание и др.), резка, сварка, комбинированные способы штамповки – сварки, литья – сварки, порошковая металлургия и пр. Главными факторами, от которых зависит выбор технологического процесса получения заготовки, являются следующие: конструктивные формы готовой детали; материал, из которого должна быть изготовлена деталь; размеры и масса заготовки; количественный выпуск деталей в единицу времени, по неизменяемым чертежам и объемы партий; стоимость полуфабриката, используемого для получения заготовки; себестоимость заготовки, получаемой выбранным способом; расход материала и себестоимость превращения заготовки в готовую деталь. Критерием избираемого процесса получения заготовки служит ее себестоимость с учетом затрат на изготовление детали. Изучение служебного назначения детали. Анализ технических требований и норм точности Разработка технологического процесса изготовления любой детали должна начинаться с глубокого изучения ее служебного назначения и критического анализа технических требований и норм точности, заданных чертежом. Служебное назначение детали может быть выявлено в результате изучения чертежей сборочной единицы (машины), в состав которой входит деталь. Выясняя назначение детали и ее роль в работе сборочной единицы, необходимо разобраться в функциях, выполняемых ее поверхностями. Напоминаем, что, с точки зрения выполняемых функций, поверхности детали могут быть исполнительными, основными или вспомогательными базами, либо свободными. Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению детали следует вести в двух направлениях. Прежде всего должна быть сделана оценка технических требований и норм точности с качественной стороны. Эта оценка касается правильности формулировок технических требований, правильности размерных связей, установленных между поверхностями детали, наличия необходимых размеров, формы задания допусков, достаточности технических требований и норм точности и пр. Проводя качественный анализ, в первую очередь необходимо обратить внимание на правильность задания относительного положения поверхностей в комплектах исполнительных поверхностей Анализируя правильность простановки размеров в чертеже детали, следует руководствоваться положением о том, что на чертеже должны быть проставлены те размеры, которыми деталь непосредственно участвует в работе сборочной единицы или машины. Для нахождения этих размеров надо выявить задачи, в решении которых деталь участвует своими размерами, и вскрыть конструкторские размерные цепи, с помощью которых эти задачи решаются. При анализе технических требований и норм точности с качественной стороны нельзя упускать из виду правильность формулировок технических требований, формы задания норм точности, их достаточность. Нельзя, например, задавать в миллиметрах допуск, ограничивающий относительный поворот поверхностей детали, без указания длины, на которой допускается указанное отклонение. Анализ технических требований и норм точности служебному назначению детали с количественной стороны должен подтвердить или опровергнуть правильность значений установленных норм и выявить их требуемые значения. Если технологическим процессом сборки изделия предусмотрено достижение точности замыкающего звена одним из методов взаимозаменяемости, то, решив обратную задачу в отношении полей допусков и координат их середин, можно выяснить соответствие допуска на интересующий размер требованиям точности замыкающего звена. При отсутствии такого соответствия необходимо перераспределить допуск замыкающего звена между составляющими звеньями, добившись необходимого соответствия, и скорректировать значение допуска на анализируемый размер детали. Если точность замыкающего звена намечено обеспечивать методами пригонки или регулирования, то целесообразность значения допуска, установленного на анализируемый размер детали, оценивается с экономических позиций. О важности проведения анализа соответствия технических требований и норм точности служебному назначению детали можно судить по рассмотрению примера, взятого из практики машиностроения. При отладке технологического процесса изготовления подшипников качения в автоматизированном производстве долгое время не удавалось достичь их требуемого качества. Как выяснилось впоследствии, причиной этого были неправильно сформулированные технические требования. Например, к наружному кольцу конического роликоподшипника были предъявлены, в числе прочих, следующие технические требования: 1) торцовая поверхность А кольца должна быть перпендикулярна к оси цилиндрической наружной поверхности, допустимое отклонение 0,004 мм; 2) отклонение от параллельности торцов А и Б не должно превышать 0,02 мм. На рис. 11.15, б показаны размеры и технические требования, заданные рабочим чертежом. Рис. 11.15. Роликовый подшипник, требования к относительному положению поверхностей наружного кольца согласно рабочему чертежу и в соответствии с его служебным назначением Анализируя служебное назначение кольца и функции, используемые его поверхностями, можно сделать вывод о том, что поверхность А и наружная цилиндрическая поверхность являются основными установочной и двойной опорной базами (рис. 11.15, а). В соответствии с правилами установления относительного положения баз, составляющих комплект, ось цилиндрической поверхности кольца должна быть перпендикулярна к поверхности А, а не наоборот. Что касается относительного положения торцов А и Б, то избранная форма задания технического требования внесла неопределенность в выбор начала отсчета. Поверхность Б является свободной, и она должна быть параллельна поверхности А как основной установочной базе детали. Из того, как были сформулированы технические требования, можно прийти и к абсурдному заключению о том, что поверхность А должна быть одновременно перпендикулярна к оси цилиндрической поверхности и параллельна торцу Б. Формулировки обоих технических требований имеют еще один недостаток: не указаны длины, к которым должны быть отнесены нормы отклонений от перпендикулярности и параллельности. Недочеты в формулировках технических требований привели к неправильному базированию заготовок колец в процессе обработки, что стало причиной несогласованности в относительном положении поверхностей изготовленных колец. Технологический процесс удалось отладить лить после того, как базирование колец на операциях было приведено в соответствие с техническими требованиями, изложенными следующим образом. 1. Ось наружной цилиндрической поверхности должна быть перпендикулярна к поверхности торца А (рис. 10.9, в); допустимое отклонение 0,004 мм на длине 20 мм. 2. Допустимое отклонение торцовой поверхности Б от параллельности поверхности торца А не должно быть более 0,02 мм на диаметре кольца. Новая редакция технических требований привела к перестройке автоматизированного производства: перепланировке оборудования, к конструированию и изготовлению новых приспособлений и пр. Таким образом, критический анализ технических требований, норм точности и рабочих чертежей позволяет привести их в соответствие со служебным назначением детали. Переход от служебного назначения изделия к техническим условиям на отдельные детали Назначение технических условий на изготовление деталей является важнейшим этапом проектирования машины. Заниженные допуски и технические условия ведут к невыполнению машиной ее служебного назначения. Чрезмерно «жесткие» требования к точности деталей являются причиной необоснованного увеличения себестоимости машины. Переход от служебного назначения машины к техническим условиям на изготовление ее деталей осуществляется на основе расчета размерных цепей. Пример 1. Разработка служебного назначения плунжерного насоса. Под служебным назначением понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, которую решает машина (изделие). Служебное назначение плунжерного насоса – перекачивание жидкости. Насос выполнит свое служебное назначение, если будет соответствовать параметрам, характеризующим его качество. Такими параметрами являются давление и производительность, которые должны быть заданы количественно, с допустимыми отклонениями: Р = 50+5 атм, Q = 30 л/с. На основе служебного назначения изделия выявляют: 1. Функциональные параметры. Для плунжерного насоса таким параметром является зазор в плунжерной паре (рис. 11.16). Рис.11.16. Схема и размерная цепь плунжерной пары Величину минимального зазора определяют тепловые деформации, а максимальная величина зазора зависит от интенсивности износа, расчетных сроков службы, а также условий недопустимости катастрофического износа и падения производительности. Переход от параметров служебного назначения к функциональным параметрам производится на основе расчетов, исследований, опыта. 2. Технические условия. Технические условия на сборочную единицу устанавливают исходя из служебного назначения изделия и его функциональных параметров на основе технико- экономических расчетов. Необходимо учитывать при этом следующее: - возрастание себестоимости и трудоемкости изделия с «ужесточением» технических условий на его изготовление (рис. 11.17,б); - возрастание расходов на эксплуатацию более дешевого варианта изделия с «заниженными» техническими требованиями в связи с ростом замен частей, сокращением сроков эксплуатации до ремонта (рис. 11.17,в). Таким образом, существует некоторое оптимальное значение допуска (технического условия), обеспечивающее минимальные суммарные расходы на изготовление и эксплуатацию изделия (рис. 11.17,а). Следовательно, максимальный зазор в новом изделии (плунжерный насос) недопустим (нельзя весь допуск на зазор отдать изготовителю). Для плунжерной пары (рис. 11.16) назначают: - функциональные параметры: Z ном = 0, Z min =0,0096, Z max 0,3; - технические условия на сборочную единицу: Z = 0 3 , 0 095 , 0 3. Служебное назначение деталей входящих в изделие, формируется исходя из служебного назначения изделия и технических условий на его изготовление на основе построения и анализа конструкторских размерных цепей. 4. Технические условия на отдельные деталиопределяются на основе расчета сборочных размерных цепей и выбора детали методов достижения точности. Последовательность перехода от служебного назначения изделия к техническим условиям на сборочную единицу и отдельные детали можно представить в виде схемы (рис.11.18). Рис.11.17. Графическое представление взаимосвязи точности изделия с себестоимостью и расходами на эксплуатацию Рис.11.18.Схема перехода от служебного назначения изделия к техническим условиям на сборочные единицы и детали Пример 2. Формулировка служебного назначения специального станка. Специальный горизонтальный фрезерный полуавтомат предназначен для фрезерования поверхностей К деталей типа «стойка» (рис. 11.19). После обработки на станке деталь должна иметь: Рис. 11.19. Схема базирования стойки при фрезеровании поверхности К 1) размер А - 0,12 мм; 2) перпендикулярность поверхности К установочной базе (допустимое отклонение от перпендикулярности ±0,05/300); 3) плоскостность поверхности К в пределах 0,03 мм; 4) шероховатость 2,5 Параметры качества и точности детали получают на станке при колебании припуска на обработку от 0,5 до 1,2 мм, колебании твердости в пределах НВ 180-220 и температуры – в пределах 15-45ºС. Напряжение сети 380 В. Обработка деталей будет осуществляться на режиме: V = 50 м/мин; S = 0,05 мм/об. Производительность обработки должна быть не менее 30 шт/ч. Шум не более 70 децибел; срок службы станка – 6 лет. |