основи проектування технологічних процесів

ПРОЕКТУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ВИГОТОВЛЕННЯ І ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ

Завданням проектування технологічного процесу виготовлення є визначення такої її послідовності, при якій найбільш повно використовуються технологічні можливості верстатів, пристосувань і інструментів, а деталь виготовляється з найменшими матеріальними витратами. Такі ж завдання вирішуються і при проектуванні технологічного процесу відновлення зношених і пошкоджених деталей.

Технологічний процес повинен бути розроблений з урахуванням виробничих можливостей підприємства і передового досвіду. Необхідно також мати такі вихідні дані:

1. Річну виробничу програму, яка впливає на вибір обладнання, пристосувань, інструментів, а також на структуру технологічного процесу.

2. Робоче креслення деталі, по якому складають технологічний маршрут обробки, визначають види, методи механічної обробки і місце термічної обробки в загальному технологічному процесі виготовлення деталі, складають технічні умови (ТУ) на приймання оброблюваної деталі, вибирають обладнання, пристосування і інструмент. Робоче креслення деталі повинен бути виконаний в масштабі 1: 1. Виняток робиться для деталей великих і малих розмірів. На робочому кресленні проставляють всі необхідні розміри для обробки деталі. Розміри на поверхні, що сполучаються призводять до допусків, котрі характеризують точність обробки. Крім того, вказують допуски на неточність взаємного розташування окремих оброблюваних поверхонь. Шорсткість оброблюваних і необроблюваних поверхонь позначають умовними знаками відповідно до ГОСТу. "На робочому кресленні також вказується матеріал, з якого повинна бути виготовлена деталь, її маса, термічна обробка, твердість деталі (серцевини), її окремих поверхонь та інші відомості.

3. Вказівки по використанню наявного обладнання та його завантаження. Якщо розробляється технологічний процес для діючого підприємства, то зазвичай обумовлюють в завданні, на якому обладнанні обробляти, число змін роботи і т. П..
4. Довідкові матеріали, до яких відносяться каталоги або паспортні дані верстатів, довідники по режимам різання, нормування, по пристосуванням, інструменту і т. Д..

Провівши аналіз вихідних даних, з метою підбору існуючої типової технології слід встановити, до якого класу або групи деталей відноситься оброблюваний виріб. При розробці технології необхідно враховувати наявний досвід виготовлення типових деталей на передових підприємствах, по можливості використовувати нове прогресивне обладнання, пристосування і інструменти, а також найбільш досконалі форми організації виробництва. Щоб забезпечити виготовлення деталей з найменшими витратами, для більшості основних деталей на заводах серійного і особливо великосерійного виробництва складають кілька варіантів технологій. За результатами економічного аналізу вибирають найбільш ефективний варіант.

Таким чином, при розробці технології доводиться враховувати технічні та економічні фактори.

Технологію механічної обробки розробляють в наступній послідовності:

1. Вивчають робоче креслення деталі, технічні вимоги на її виготовлення. З метою можливого поліпшення технологічності конструкції деталі з'ясовують, який складальної одиниці і машині вона належить, встановлюють передбачувані умови її експлуатації (середа, навантаження і т. П.).

Основні вимоги до технологічності деталі: - конструкція деталі повинна складатися зі стандартних і уніфікованих конструктивних елементів або бути стандартною в цілому; - Деталі повинні виготовлятися з стандартних або уніфікованих заготовок; - Розміри і поверхні деталі повинні мати оптимальні точність і шорсткість; - Фізико-хімічні та механічні властивості матеріалу, жорсткість деталі, її форма і розміри повинні відповідати вимогам технології виготовлення, зберігання і транспортування; - Показники базової поверхні (точність, шорсткість) деталі повинні забезпечувати точність установки обробки і контролю; - Заготовки повинні бути отримані раціональним способом з урахуванням заданого обсягу випуску і типу виробництва; - Метод виготовлення повинен забезпечувати можливість одночасного отримання кількох деталей; - Сполучення поверхонь деталей різних класів точності і чистоти повинні відповідати застосовуваних методів і засобів обробки; - Конструкція деталі повинна забезпечувати можливість застосування типових і стандартних технологій її виготовлення.

2. Вибирають заготовку і метод її виготовлення. Це складна техніко-економічне завдання. В основі її рішення лежить забезпечення необхідних властивостей виготовлених деталей і мінімуму витрат на виробництво заготовки і подальшу обробку. Технічним критерієм при виборі заготовки є-

ються матеріал, конфігурація і розмір заготовки, маса, точність виконання і якість поверхневого шару, напрямок волокон матеріалу, що визначає працездатність деталі. Так, якщо матеріал заготовки - чавун, то очевидно, що отримати заготовки можна тільки литтям, а метод (в землю, в кокіль і т. П.) Буде залежати від економічних критеріїв і технічних можливостей. Подальша обробка заготовки на автоматизованому обладнанні виключає вільну ковку або лиття в землю через великі допусків, що тягнуть за собою велику вірогідність поломки ріжучого інструменту.

Вартість відходів при механічній обробці визначається за довідковою літературою.

3. Вибирають технологічні базові поверхні при обробці деталей відповідно до вимог ГОСТ 21495-76 і наступними рекомендаціями: - за технологічні бази необхідно приймати поверхні, що володіють достатньою жорсткістю; - За чорнові бази не можна приймати поверхні, що володіють великими штампувальними або ливарними ухилами; - Чорнова база приймається один раз і тільки на першій операції; - За чистові бази необхідно приймати поверхні, оброблювані з максимальною точністю; - За чистові бази доцільно вибирати основні установчі бази, а не допоміжні, причому прагнути до збігу технологічної та конструктивних баз; - Необхідно дотримуватися принципу послідовності зміни баз, т. Е. Вибір поверхонь технологічних баз виробляти від менш точних до більш точним; - прагнути дотримуватися принципу єдності баз, т. е., якщо можливо, обробляти деталь з однієї установки, якщо немає, за технологічні бази приймати одні і ті ж поверхні.

З урахуванням правил безірованія для різних класів деталей можна рекомендувати в якості технологічних баз наступні поверхні (наведені рекомендації не означають, що інші поверхні не можуть служити технологічними базами): у дисків: чорнову базу -Зовнішня поверхню обертання і торець; чистову базу - внутрішню поверхню обертання і торець; у гільз: зовнішню або внутрішню поверхню обертання і торець; у корпусних деталей: площину і два отвори (підшипники або втулки), площину і два настановних отвори; у вилок: площину і два отвори, площину, один отвір і зовнішню поверхню.

4. Вибирають вид і методи обробки поверхонь деталей. Під виглядом обробки звичайно розуміють технологічне вплив з метою отримання готової деталі: лиття, обробка тиском, механічна обробка різанням, термічна обробка та ін.

Під методом обробки розуміють спосіб взаємодії заготовки з технологічним обладнанням (свердління, точіння, нікелювання і т. П.).

Методи механічної обробки характеризуються взаємодією оброблюваного матеріалу з ріжучим інструментом і його конструкцією.

Вибір виду обробки залежить від форми заготовки і готової деталі, від ТУ на її виготовлення, від наявного устаткування, від досвіду технолога-проектувальника, від собівартості виготовлення деталі і т. П. Ідеальним способом отримання деталі можна вважати той, який дозволив би уникнути механічної обробки (тобто щоб заготовка відповідала вимогам готової деталі). Але види обробки, за допомогою яких отримують заготовки (лиття, тиском, і т. П.) Не дозволяють отримати необхідну точність деталі і шорсткість її поверхонь. Тому для більшості деталей механічна обробка обов'язкове.

Вибір методів обробки залежить майже від тих же факторів, що і вид обробки.

5. Складають технологічний маршрут обробки деталі. При цьому слід користуватися типовими і груповими технологіями, які можуть служити основою при складанні технологічного маршруту.

Загальна схема технології механічної обробки визначається в залежності від конфігурації, розмірів, маси деталі, методів виконання заготовки та технічних вимог, що пред'являються до деталі.

При цьому слід керуватися наступними правилами: - в першу чергу обробляються поверхні, прийняті за технологічні бази, потім - решта в послідовності, зворотної ступеня точності їх виготовлення. Останньою обробляється поверхню, виготовлена з найбільшою точністю. В кінець маршруту часто відносять обробку легкоповрежденних поверхонь (різьблення і т. П.); - Послідовність обробки залежить від методу проставляння розмірів. Спочатку слід обробляти ту поверхню, щодо якої на кресленні розташоване більшу кількість розмірів; - В загальній послідовності технології враховуються вид та місце термічної обробки.

нормалізацію, випал, поліпшення, старіння зазвичай застосовують перед механічною обробкою, хоча іноді можуть застосовувати і після чорнової.

Поліпшення фізико-механічних властивостей деталі досягається загальної загартуванням, поверхневої загартуванням, хіміко-термічною обробкою (цементація, азотування і т. П.). Ці види термічної обробки зазвичай застосовуються перед обробної (абразивної) операцією. Для деталей, що випускаються з високим ступенем точності і високою чистотою поверхні, не рекомендується поєднувати чорнову і чистову обробку (це вимога особливо важливо для великогабаритних деталей).

В кінці кожної операції включається контроль оброблених параметрів.

6. Встановлюють склад і раціональну послідовність переходів в операції. Для цього необхідно перш за все встановити раціональне число переходів на кожну поверхню, виходячи з принципу максимальної концентрації операції, т. е. в одній операції має бути досягнута максимальна кількість переходів. Обмеженнями можуть бути спосіб базування деталі, доцільність поєднання чорнової і чистової обробки, неможливість установки на верстаті всіх необхідних інструментів для обробки деталі і т. П..

При виборі раціональної послідовності переходів виходять з мінімуму часу на операцію, а це досягається можливістю поєднання одночасної обробки заготовки декількома інструментами, зменшенням числа неодружених переміщень інструменту і т. п.

7. Визначають припуски на обробку поверхонь деталей по всіх технологічних переходах, а також операційні розміри, допуски, на різних стадіях обробки заготовок.

8. Вибирають верстати, пристосування, ріжучий і контрольно-вимірювальний інструмент. Вибір обладнання та технологічного оснащення визначається наявністю металорізальних верстатів, інструментів і пристосувань.

Металорізальні верстати повинні відповідати таким вимогам: - основні розміри верстата повинні відповідати габаритам оброблюваної деталі; - Потужність верстата при виконанні чорнових операцій повинна використовуватися максимально; - Верстат повинен забезпечити необхідні точність і шорсткість оброблюваних поверхонь; - продуктивність верстата повинна відповідати заданою програмою випуску деталей.

Для правильного базування деталей, підвищення продуктивності праці і розширення технологічних можливостей верстатів застосовують різні універсальні пристосування: кулачкові патрони, люнети, верстатні лещата, свердлильні патрони і т. П. Їх використовують при обробці деталей на металорізальних верстатах і для виконання складальних і контрольних операцій, а також для установки і закріплення деталей на верстаті або для закріплення і напрямки інструменту при обробці.

Крім універсальних пристроїв, в серійному і масовому виробництві широко застосовують нормалізовані і спеціальні пристосування, призначені для обробки певних типових деталей. При малих масштабах виробництва доцільно застосовувати порівняно дешеві і прості універсальні пристосування, за допомогою яких можна обробляти не одну, а ряд подібних деталей, що відрізняються один від одного своїми розмірами, і тільки в окремих випадках-нормалізовані.

На ремонтних підприємствах з невеликим парком металорізальних верстатів часто застосовують пристосування, які змінюють призначення верстата і розширюють його технологічні можливості. За допомогою таких при- пристосувань можна, наприклад, на токарних верстатах виробляти фрезерування дрібних деталей, а також різні види шліфувальних робіт.

Основні фактори, що визначають вибір ріжучого інструменту: - спосіб обробки (при різних варіантах технологічного процесу використовують різні інструменти, наприклад виконати отвір можна свердлом і зенкером або свердлом і розточувальним різцем); - Розміри, форма, точність і якість обробки деталі (розміри і форма деталі впливають на вибір розмірів і конструкції інструменту, а якість і точність обробки визначають тип інструменту, наприклад для чорнових і обробних робіт, і режим обробки цими інструментами); - Матеріал .деталі і інструменту (від матеріалу деталі залежать матеріал різального інструменту і його геометричні параметри, матеріал інструменту лімітує його вибір для обробки деталей різної точності і визначає продуктивність процесу різання); - Тип верстата, на якому буде оброблятися деталь (визначає застосовуваний інструмент, наприклад, якщо обробка зубів шестерні проводиться на горизонтально-фрезерному верстаті, то застосовують дискову або пальцеву модульну фрезу; при обробці зубів шестерень на зубофрезерних верстатах черв'ячні фрези).

При виборі інструмента слід застосовувати нормалізовані інструменти, характеристика яких наведена у відповідних довідниках.

9. Визначають режими обробки заготовок на верстатах, перевіряють правильність вибору режимів різання і відповідність потужності електродвигунів обраних верстатів потрібної потужності різання.

Вибір режимів різання полягає в підборі економічно доцільного поєднання глибини різання і подачі, а також в розрахунку швидкості різання при прийнятої стійкості різального інструменту. Методика визначення раціонального режиму розбирається в курсі «Обробка металів різанням, металорізальні верстати та інструменти», тому тут не розглядається.

10. Визначають норми часу для кожної операції.

11. Встановлюють розряди робіт для всіх операцій.

12. Визначають собівартість виготовлення деталі.



Мал. 1. Циліндрична шестерня

Якщо розробляються кілька варіантів технологій виготовлення деталі, то їх порівнюють і вибирають найбільш економічно доцільний варіант обробки.

13. Заповнюють технологічну документацію.

Детально розроблена технологія створює основу, навколо якої готують виробництво, замовляють заготовки, матеріали, інструменти, проектують пристосування.

Як приклад розглянемо технологію обробки циліндричної шестерні (рис. 1). Заготовки для шестерень діаметром до 50 мм в умовах ремонтних підприємств отримують з прокату, а для шестерень діаметром 50 30 мм - вільним куванням і штампуванням. Заготівлю під шестерню закріплюють в патроні токарного верстата за зовнішню поверхню. Потім простягають шліци, після чого закріплюють на кінцевий оправці і в такому вигляді встановлюють в шпиндель токарного верстата.

подальша обробка складається в чистовому обточуванні зовнішньої поверхні і підрізання необроблених торців. Така послідовність забезпечує точність взаємного розташування внутрішньої поверхні отвору маточини і зовнішньої поверхні, на якій фрезеруванням або обробкою на Зубодовбальний верстаті отримують зуби. Ця умова є обов'язковою для правильної роботи шестерні.

Прикінцевими операціями є термічна обробка і іноді шліфування зубів. Термічна обробка шестерень з маловуглецевих сталей проводиться шляхом цементації і гарту, а шестерень з гартованих сталей - об'ємної загартуванням або загартуванням струмами високої частоти. Шліфування зубів шестерень надає їм остаточні розміри, необхідну шорсткість поверхні.

При проектуванні технологій відновлення деталей вихідними даними є: робочі креслення деталей (складальних одиниць) із зазначенням маси, матеріалу, термічної обробки, механічних властивостей, допусків, шорсткості поверхонь; ТУ на вибракування деталей при ремонті; ТУ на ремонт; дані про партії деталей, що підлягають відновленню; виробнича програма; прийнятий метод ремонту; паспорта обладнання заводу (підприємства).

Крім цього повинні бути враховані наявні обладнання та технологічне оснащення, розташування виробничих дільниць і цехів, прийнята система виробництва і схема внутризаводского кооперування.

Розроблена технологія заноситься в технологічні карти, які в залежності від деталізації розробки можуть бути: маршрутними, операційними або операційно-інструктивними.

У ремонтному виробництві найдоцільніше застосування маршрутних карт, що визначають маршрути даної деталі по робочих місцях. Ці карти містять послідовний перелік основних операцій із зазначенням устаткування, пристосувань, інструменту, розряду робіт і норм часу. Для ремонту найбільш масових деталей слід розробляти операційні карти, що включають режими обробки.

Проектування технології відновлення розділяється на дві частини: розробку принципової схеми процесу і детальну розробку процесу. У першій частині вибирають спосіб відновлення, намічають послідовність операцій, визначають обсяг робіт і підбирають обладнання. Порівняння варіантів різних технологічних схем дає можливість вибрати серед них найбільш економічну. У другій частині детально розробляють технологію відновлення, визначають режими відновлення і нормують за часом. Тоді ж призначають технологічне оснащення для кожної операції.

При розробці технології для різних випадків відновлення деталей можна керуватися наступним: - для деталей, яким необхідно повернути початкові розміри, технологічні операції проводяться в такому порядку: операції з підготовки деталей до нарощування; операції з нарощування поверхонь деталей; обробка деталей після нарощування; - Для деталей, що мають механічні пошкодження, тріщини, злами, - операції з підготовки деталей до усунення пошкоджень (оброблення фасок і т.п.); операції з усунення пошкоджень (заварка); обробка деталей після відновлення (зачистка); - У випадках, коли деталь має значні деформації, її піддають холодної або гарячої правки. Якщо в ланцюжку технологічних операцій є зварювання, то правка найчастіше проводиться після неї.

Специфіка ремонтного підприємства зумовлює велику номенклатуру ремонтованих деталей, тому велике значення для скорочення термінів підготовки виробництва має- технологічна уніфікація деталей і на цій основі - типізація технологій. В результаті технологічної уніфікації виникають передумови для використання в ремонтному виробництві сучасних високопродуктивних технологічних процесів, перетворення ремонтних підприємств в заводи великосерійного і масового виробництва з властивими їм високими техніко-економічними показниками. При типізації деталі групують в класифікаційні групи так, щоб під час ремонту можна було застосувати загальну для кожної групи типову технологію, а також по можливості і загальну (нормализованную) технологічне оснащення.

Різновидом типових процесів є групові технології, які отримали за останній час поширення на машинобудівних заводах. Обробку деталей однієї групи повинні виконувати на однорідному обладнанні з застосуванням однакових або оборотних пристосувань і груповий настройки.

Практика показує, що виготовлення і ремонт деталей загального призначення (вентилі, муфти, втулки, зубчасті колеса) можна вести за типовими технологіями, так як ці деталі різняться в основному за своїми розмірами. Тому знайшла застосування так звана бестекстовая технологія, що значно скорочує обсяг розробок технологічних процесів.

У цьому випадку послідовність обробки (маршрут) проставляють безпосередньо на кресленнях, а технологічну карту складають лише на типового «представника» групи однотипних деталей.

Типова технологія, розроблена в проектно-конструкторських організаціях, потребує доопрацювання ( «прив'язці») до конкретних умов даного виробництва (устаткування, обсяг виробництва і ін.). Незважаючи на це, ефект від застосування типової технологічної документації значний -витрати праці скорочуються в 2 3 рази.

У прискоренні технологічної підготовки активну роль відіграють технологічні інструкції (нормалі) на часто зустрічаються види робіт, як-то: підрізування торців, протягування отворів, нарізування і накатка різьби, фрезерування, слюсарно-складальні роботи, термообробка, зварювально-наплавочні роботи і ін. Ці документи також можуть розроблятися централізовано для цілої групи машин.