Проектування технологічних процесів механічної обробки деталей

1. Основні напрямки проектування технологічних процесів в сучасному машинобудуванні.

2. Вимоги до технологічних процесів.

3. Види технологічних процесів.

4. Вихідні дані для проектування.

5. Основні етапи проектування.

6. Визначення маршруту технологічного процесу.

 

1. При проектуванні технологічних процесів виготовлення деталей машин треба враховувати основні напрямки в сучасному машинобудуванні:

1. Зняття мінімальних припусків заготовок за рахунок надання заготовкам максимальної точності і наближення їх форми та шорст­кості поверхонь до розмірів і якості поверхонь готових деталей. При точних заготовках не тільки економиться метал, але й скорочу­ється обробка, знижується трудомісткість, скорочується потреба в металорізальних верстатах та інструментах, знижується собівар­тість всього процесу виготовлення.

Отримання точних відливок досягається застосуванням про­гресивних методів отримання відливок (в постійні форми, оболон­кові, під тиском, за моделями, що виплавляються, які дають 4...5 клас точності. Частина таких відливок взагалі не обробляється або проходить тільки оздоблювальні операції.

Отримання точних заготовок обробленням тиском досягається штампуванням або калібруванням заготовок на потужних ковальс­ко-пресових та ковальських машинах, прокаткою заготовок на спе­ціальних станах з отриманням складних профілів, максимально наближених за формою до готових деталей (підігрів СВЧ).

2. Інтенсифікація технологічних процесів за рахунок вико­ристання високопродуктивного автоматизованого обладнання та агрегатних верстатів, робота яких базується на принципі високої концентрації операцій з використанням металокерамічного та твердосплавного інструменту, швидкодіючих пристроїв, високо­продуктивних режимів обробки, максимального скорочення допо­міжного часу за рахунок механізації і автоматизації загрузки і кріп­лення заготовок і зняття деталей, широке використання верстатів з ЧПК.

3. Досягнення найбільш продуктивними методами високої точності розмірів і форм деталей, якості поверхонь, точності спря­жень, які забезпечують високу зносостійкість, надійність, довговіч­ність.

4. Розвиток зміцнюючих технологій.

5. Використання потужних верстатів, що викликається оброб­кою габаритних деталей, а також концентрації великої кількості операцій, які здійснюються одночасно великою кількістю інстру­менту, інтенсивними режимами обробки, механізацією і автомати­зацією допоміжних робіт.

6. Використання таких технологічних процесів, при яких з стандартних вузлів можуть компонуватися високопродуктивні верстати. Раніше технологічні процеси розробляли для існуючого обладнання. Зараз в масовому виробництві в сучасних умовах за оптимальними технологічними процесами з стандартних вузлів складаються високопродуктивні автомати або напівавтомати, агре­гатні верстати карусельного або барабанного типу зкомпоновані з великої кількості силових головок. Один такий верстат заміняє 4...12 універсальних верстатів. Трудомісткість операцій при цьому різко зменшується.

Слід також відзначити використання малих агрегатних напівавтоматів, які компонуються з самодіючих силових головок з електричним, пневматичним або гідроприводом, автоматичних нормалізованих поворотних столів і барабанів та інших транспорт­них засобів з швидкодіючими затискними пристоями і дозволяють з одного установу обробити деталі різноманітної номенклатури. Переналагодження таких верстатів не потребує багато часу.

7. Застосування переносних агрегатниїх верстатів для обробки габаритних деталей.

8. Автоматизація робіт.

9. Застосування електрофізичної, електрохімічної, лазерної обробки.

Принципи проектування:

- технічний – полягає у відповідності технологічного процесу вимогам креслення та технічних умов;

- економічний – полягає у виготовленні виробу з мінімальною трудомісткістю та собівартістю.

- оптимальний – це технічний процес, що відповідає вимогам найвищої економічності і необхідної якості готового виробу.

 

2. При розробленні оптимального варіанту технологічного процесу виготовлення до нього ставляться наступні вимоги.

1. Заготовки мають бути максимально наближені за формою і розмірами до готових деталей (мінімальні припуски).

2. Використання найбільш сучасних організаційних форм вироб­ництва (перервні, неперервні, групові, потокові лінії, предмет­но-замкнені дільниці).

3. Послідовність і структура операції повинні забезпечувати якісне виготовлення деталі з мінімальними затратами на обробку (використання сучасних методів обробки).

4. Вибране обладнання повинно бути потужним і високо­ефективним, забезпечувати можливість концентрації значної частини операцій із залученням великої кількості інст­рументів.

5. Технологічні пристрої повинні бути високопродуктивними із швидким затиском та зніманням заготовки.

6. Вимірювальний інструмент повинен забезпечувати точність вимірювань, але бути максимально простим.

7. Різальний інструмент повинен забезпечувати інтенсивні режими різання і бути максимально простим.

8. Припуски повинні бути раціонально поділені на чорнову, чистову і остаточну обробки.

9. Верстатне обладнання повинно бути раціонально змонто­ване з мінімальними транспортними рухами.

10. Застосуання раціональної організації робочого місця.

11. Норми часу повинні бути технічно обгрунтовані.

 

3. Вид технологічного процесу визначається кількістю назв виробів, котрі він охоплює (один виріб, група однотипних або різнотипних виробів).

Згідно ГОСТ 3.1109-82 технологічні процеси класифікують:

- за кількістю назв виробів, виготовлення яких передбачено технологічним процесом;

- за деталізацією операцій, які передбачені у технологічному процесі виготовлення виробу або виробів.

Одиничний технологічний процес використовується для виго­товлення виробів однієї назви, типорозміру і виконання незалежно від типу виробництва.

Уніфікований технологічний процес використовується для кількох виробів. Уніфіковані технологічні процеси можуть бути типові і групові.

Типовий технологічний процес характеризується єдністю змісту та послідовністю більшості т/о і переходів для групи виробів із спільними конструктивними ознаками. Типовий технологічний процес розробляється на одну деталь – типового предстаника групи.

 

Рис.7.1.

 

Груповий технологічний процес характеризується спільністю обладнання і технологічного оснащення при виконання окремих операцій або при повному виготовленні однорідних чи різнорідних деталей.

Одиничні і уніфіковані технологічні процеси розділяються на перспективні і робочі.

Перспективний технологічний процес розробляється на перспективу, як інформаційна основа для розборки робочих технологічних процесів при технічному чи організаційному переозброєнні виробництва. Він розрахований на більш продук­тивні і економічно ефективні засоби технологічного оснащення і нові принципи організації виробництва.

Робочий технологічний процес використовується для виго­товлення конкретного виробу згідно з вимогами техдокументації.

Робочі технологічні процеси можуть бути проектними, тимча­совими і стандартними.

Проектний технологічний процес розробляється за попереднім проектом технологічної документації.

Тимчасовий технологічний процес використовується протягом обмеженого проміжку часу при відсутності необхідного обладнан­ня або з приводу аварії.

Стандартний технологічний процес – встановлює стандарт.

Комплексний технологічний процес – це перспективний чи робочий технологічний процес, який складається з типових технологічних рішень (операцій).

За деталізацією технологічні процеси поділяються на:

- маршрутні;

- операційні;

- маршрутно-операційні.

Маршрутний технологічний процес виконується за доку­ментацією, у котрій зміст операцій викладається без визначення переходів і режимів обробки.

Операційний технологічний процес виконується за доку­ментацією, в котрій зміст операції викладається без зазначення переходів і режимів, а для найбільш відповідальний операцій – з визначенням переходів і режимів.

 

4. Для проектування технологічних процесів необхідно мати наступні вихідні дані:

а) робоче креслення деталі, за яким визначається матеріал деталі, розміри, шорсткість і відхилення від правильної геометричної форми;

б) складальні креслення вузлів з конкретними технчними умовами;

в) дані про тип виробництва і річні програма, а для серійного великі партії деталей;

г) технічні і паспортні дані пара верстатів;

д) відомості про наявність на підприємстві нормалізованої і спеціалізованої оснастки;

е) довідникова література по розрахунку режимів та припусків.

 

5. Основні етапи проектування:

1. Аналіз креслення деталі, технічних умов і інших вимог до креслень.

2. Відпрацювання конструкції деталі на технологічність:

форми;

розмірів;

матеріалу.

3. Визначення типу виробництва та організація форми роботи:

однопотокова;

непотокова;

групова.

4. Вибір заготовки і способу її одержання. Вартість може бути біль­ша, якщо зменшити затрати на обробку за рахунок високоточних загальних і операційних припусків. Основний критерій – собівар­тість (вага відходів для прутка не більше 15% від ваги деталі).

5. Вибір баз та розрахунок точності встановлення.

6. Формування маршруту обробки (визначення послідовності та змісту технологічних операцій, застосування концентрації та диференціації операцій).

7. Вибір типу технологічного обладнання.

8. Вибір технологічного оснащення (пристроїв, різального та вимі­рювального інструменту).

9. Визначення організаційної форми контролю.

10. Визначення припусків (міжопераційних та загальних).

11. Вибір або розрахунок режимів різання.

12. Визначення сил різання та необхідної потужності верстатів.

13. Вибір за потужністю моделей верстатів та коректування режимів різання.

14. Нормування робіт.

15. Організація виробничої діяльності.

16. Оформлення технічної документації.

 

6. При визначенні маршруту технологічного процесу виді­ляють два етапи роботи:

І-й – проектування технологічного маршруту технологічного про­цесу, тобто визначення кількості і послідовності необхідних опера­цій, закріплення їх за цехами.

ІІ-й – визначення оптимальної структури кожної операції.

Слід відзначити: перший етап обумовлений конфігурацією деталі та точністю, другий залежить від програми випуску.

Проектування технологічного процесу є трудоємкою роботою, яка вимагає неабиякого досвіду і знань. Яким тоді чином забезпечи­ти якісне проектування незалежно від досвіду? Проф. Соколовсь­кий висунув ідею про типізацію технічних процесів. Суть її полягає в наступному: геометрично подібні деталі мають подібні (типові) маршрути обробки, якщо провести відповідну класифікацію деталей машин і розділити їх на певні категорії: класи, підкласи, групи, типи.

Типові – це геометрично подібні деталі, які мають подібні технологічні процеси обробки. Розробивши один раз технологічний процес, надалі його можна використовувати для деталей даного типу з певними уточненнями.

Другий шлях – теоретично обгрунтоване проектування з вико­ристанням загальних принципів і положень технології машино­будування, зокрема:

При теоретично-обгрунтованому проектуванні використо­вують такі основні принципи:

- принцип розділення чорнових і чистових операцій;

- принцип диференціації і концентрації;

- принцип перенесення найточніших операцій на кінець технологічного процесу.

При виконанні маршруту технологічного процесу треба визна­чити:

- назви технологічних операцій і їх кількість;

- встановити їх черговість.

Перша задача простіша і для цього треба знати:

- які роботи можуть виконувати основні верстати;

- на яких верстатах доцільно проводити обробку основних поверхонь типових деталей.

Друга задача є складніша і визначає знання з теорії базування, вибору чорнових і чистових баз і принципів технології машино­будування.

Вибір черговості операції починається з питань:

- чи доцільно використовувати допоміжні бази і які?;

- які (чи яку) з поверхонь слід приймати за чорнову базу?

Перша операція технологічного маршруту:

- обробка допоміжних баз, якщо вони використовуються (для валів – підрізання торців і утворення центрувальних отворів; для корпус­них – обробка базової площини та двох отворів під установлюваль­ні пальці);

- обробка тих поверхонь, що можуть бути оброблені при даній чорновій базі.

Друга операція – обробка тієї поверхні, чи поверхонь, які можна обробити при установленні на попередньо оброблені поверхні. Якщо не зберігається правило єдності баз, то намічаються операції, які можуть оброблятися на третій операції.

Останньою операцією є як правило обробка найточніших поверхонь деталі, до яких ставляться найвищі вимоги.

Інколи при проектуванні технологічних маршрутів високоточ­них деталей, які виготовляються із відливок (шпиндельні блоки багатошпиндельних верстатів) доводиться для попередження короблення деталі внаслідок перерозподілу внутрішніх напружень розділити операціх (спочатку всі чорнові, потім всі чистові, а вже далі фінішні та викінчувальні.

Намітивши технологічний маршрут виготовлення деталі при­ступають до визначення режимів кожної операції технологічного процесу.

При виборі баз необхідно прагнути, щоби одні і тіж поверхні використовувались як різні за призначенням бази (конструкторська база повинна використовуватись як технологічна і вимірювальна) – принцип суміщення баз. Першочергово необхідно обробляти ту поверхню, яка буде використовуватись як технологічна база для подальшої обробки.

Залежно від кількості і напрямку розмірів, які потрібно витримати при виконанні даної операції технологічні бази можуть складатися з однієї, двох або трьох базувальних поверхонь. При цьому деталь позбавляється трьох, п’яти або шести ступеней вільності. Наприклад: базування деталей в центрах – 5 ступеней вільності, на призмі – 4 ступеня.

При розробці схеми базування необхідно враховувати те, що чим більше опорних точок має пристрій, тим він є складні­ший і відповідно дорожчий. Тому деталь необхідно позбавляти тільки тих ступеней вільності, які можуть вплинути на точність:

· – якщо в деталі треба витримати тільки один координатний розмір, то деталь треба позбавити трьох ступеней вільності;

· – якщо два розміри – то п’ять ступеней вільності.

· – якщо треба витримати розміри в трьох координатних площинах, то потрібно позбавити тіло всіх шести ступеней вільності.

Запитання для самоконтролю

5. Опишіть основні напрямки проектування технологічних процесів в сучасному машинобудуванні.

6. Які вимоги ставляться до технологічних процесів?

7. Назвіть види технологічних процесів.

8. Які вихідні дані необхідно мати для проектування техноло­гічного процесу обробки?

9. Назвіть основні етапи проектування технологічного про­цесу.

10. Як проектується технологічний процес обробки?