2.4.1. Выбор рациональных методов обработки поверхностей заготовки

Технологический процесс для условий мелкосерийного производства следует разрабатывать по принципу группового метода обработки деталей, дающего возможность эффективно применять на универсальном оборудо-вании специализированную высокопроизводительную технологическую оснастку, использовать станки с ЧПУ и обрабатывающие центры, позво-ляющие повысить производительность труда, сократить сроки подготовки производства, использовать рабочих более низкой квалификации и т.д.

Для условий серийного производства следует проектировать техно-логический процесс, ориентируясь на использование переменно-поточных линий, когда параллельно изготавливаются партии деталей разных наиме-нований.

В условиях массового производства следует стремиться разрабаты-вать технологический процесс для непрерывной поточной линии с исполь-зованием высокопроизводительных станков, специальной технологической оснастки и максимальной автоматизации и механизации производства.

В основу разработки технологических процессов положены два принципа – технический и экономический. В соответствии с техническим принципом проектируемый технологический процесс должен полностью обеспечить выполнение всех требований рабочего чертежа и технических требований на изготовление заданной детали. В соответствии с экономиче-ским принципом изготовление должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства.

Кроме того, разработанный технологический процесс должен соот-ветствовать требованиям техники безопасности и промышленной санита-рии, изложенным в системе стандартов безопасности труда (ССБТ), инст-рукциях и других нормативных документах.

Для разработки технологических процессов необходимо использо-вать исходную информацию, которая подразделяется на базовую, руково-дящую и справочную.

Разработка технологических процессов состоит из взаимосвязанных этапов, для которых определены конкретные задачи, а также основные до-кументы и системы, обеспечивающие решение этих задач. В общем виде можно представить укрупненную схему последовательности выполнения этапов проектирования технологии механообработки заготовки, представ-ленную на рис.2.1.

Рис.2.1. Схема этапов проектирования технологии механообработки

Из этой схемы видна взаимосвязь этапов проектирования технологи-ческих процессов. Задачи, связанные с выполнением некоторых этапов были рассмотрены выше, поэтому остановимся на выполнении последую-щих этапов.

Выбор метода обработки поверхностей заготовки производится на основе обеспечения наиболее рационального процесса обработки, служеб-ного назначения детали в целом, функционального назначения каждой по-верхностей детали, требований обеспечения размерной и геометрической точности. Каждый метод обработки обеспечивает свою экономически дос-тижимую точность размеров, формы и расположения поверхностей, и для каждого метода обработки характерны оптимальные режимы и величина припуска. Для выбора метода обработки и количества переходов рекомен-дуется использовать таблицы средней экономически достижимой точности [4, 109, 116].

На первом этапе, в зависимости от требований предъявляемых к точности размеров, формы, относительного расположения поверхностей, их шероховатости, массы, конфигурации и типа производства выбираются возможные методы окончательной обработки и тип соответствующего оборудования.

На втором этапе производится сопоставление различных методов обработки, позволяющих получить равноценный технический результат, по производительности и себестоимости. При прочих равных условиях предпочтение отдается методу, обеспечивающему максимальную произво-дительность при минимальной себестоимости.

Третий этап позволяет выбрать первый метод обработки заготовки, исходя из точностных параметров исходной заготовки. При невысокой точности исходной заготовки рекомендуется закладывать в технологиче-ский процесс начало обработки поверхности с предварительного (черново-го) метода. Если же исходная заготовка имеет повышенную точность, то начало обработки можно закладывать с чистового метода. При этом, опять-таки, необходимо сопоставить варианты обработки по производительности и себестоимости.

2.4.2. Разработка маршрутного технологического процесса

Принятые методы обработки поверхностей заготовки являются ис-ходными данными для разработки маршрута обработки заготовки в целом.

На этом этапе проектирования обосновывается необходимость рас-членения технологического процесса на соответствующее число операций

12

и метод их построения (концентрации или дифференциации). Обосновыва-ется последовательность их выполнения.

Обоснование маршрута обработки заготовки выполняется на основа-нии сопоставления различных вариантов последовательности выполнения операций и схем установки заготовки.

Так как практически невозможно (за редким исключением) полно-стью обработать заготовку на одном станке, то возникает необходимость дифференциации обработки на ряд операций. Поэтому при построении маршрута необходимо синтезировать обработку по группам оборудования (токарная, фрезерная, сверлильная, шлифовальная и др.), разделяя обра-ботку на черновую, чистовую и отделочную. Причиной дифференциации технологического процесса являются, также, чередование видов механиче-ской обработки и прерывание её другими видами воздействия на заготовку – термообработка, старение, нанесение различных видов покрытия, техни-ческий межоперационный контроль и т.д.

При формировании маршрута обработки заготовки необходимо ру-ководствоваться целым рядом технологических принципов.

1. Соблюдать общую последовательность обработки поверхностей заготовки, разработанную выше.

2. В первые операции следует объединять энергоёмкие переходы, связанные с удалением наибольшего припуска. В целях уменьшения влия-ния внутренних напряжений целесообразно на этой стадии произвести об-работку всех наружных поверхностей заготовки. В результате этого про-изойдет перераспределение остаточных напряжений в заготовке, сопрово-ждаемое её деформацией и возникновением соответствующих погрешно-стей формы заготовки. В наиболее ответственных случаях после предвари-тельных операций в технологическом процессе предусматривают проведе-ние искусственного или естественного старения, во время которого проис-ходит релаксация остаточных напряжений.

3. При разработке технологического маршрута важно определить местоположение в нем термической обработки. Технологический процесс будет проще и экономичнее, если механическая обработка не прерывается термическими операциями. Это возможно если заготовка подвергается только предварительной термообработке, такой как отжиг, нормализация или улучшение. Если в результате проведения термической обработки (за-калка, отпуск) заготовка получила твердость НRС > 40, то для дальнейшей обработки необходимо, чаще всего, использовать абразивный инструмент. При наличии в технических требованиях условия повысить твердость от-дельных поверхностей до 55…60 НRС посредством их цементации и по-следующей закалки необходимо эти поверхности науглеродить. Все другие поверхности должны быть защищены от цементации различными спосо-бами - омеднением, повышенным (на глубину цементации) припуском, удаляющимся после цементации, но до закалки, комбинацией этих мето-

13

дов и др. Поверхности подлежащие цементации предохраняют от омедне-ния покрывая их диэлектриком, чаще всего лаком.

4. При формировании операции необходимо учитывать возмож-ность объединения тех переходов, которые могут быть выполнены на од-ном станке.

5. Объединение черновых и чистовых переходов в одной операции нежелательно.

6. Каждая последующая операция, как правило, должна уменьшать погрешности и повышать качество получаемой поверхности.

7. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами при выполнении последующих операций.

8. Необходимо стремиться к формированию операций одинаковых или кратных по трудоёмкости.

9. В целях своевременного выявления брака по раковинам и другим подобным дефектам необходимо предусмотреть приоритетную обработку поверхностей, на которых возможно появление этих дефектов и на кото-рых они не допускаются.

10. Обработку особо сложных или ответственных поверхностей же-лательно выделить в самостоятельную операцию. Например, обработка фасонных поверхностей по копиру.

11. Обработку поверхностей с повышенными требованиями к их взаимному расположению (например, соосности), следует производить в одной операции и выполнять с одного установа.

12. Наиболее ответственные переходы или операции, связанные с достижением большой точности, следует выполнять в конце технологиче-ского процесса. Здесь же необходимо производить обработку легкодефор-мируемых поверхностей, например, наружных резьб.

13. Для крупногабаритных заготовок и заготовок, имеющих боль-шую массу необходимо стремиться к уменьшению количества операций и концентрации переходов, поскольку транспортировка, складирование, ус-тановка на станке таких заготовок затруднена.

Выбор маршрута обработки в существенной мере зависит от типа производства, уровня автоматизации и применяемого оборудования.

В условиях единичного производства, как правило, используют уни-версальное оборудование и операции максимально концентрируют.

В мелко- и среднесерийном производствах применяют в основном универсальное оборудование, станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, ре-вольверные станки, модули.

В крупносерийном и массовом производствах широко используются агрегатные станки, специальное и специализированное оборудование, а также автоматические линии.

14

Приведенная методика и принципы разработки маршрутного техно-логического процесса позволяют, как правило, получить несколько вари-антов технологического процесса, отличающихся друг от друга числом и содержанием операций, их последовательностью, оборудованием и т.д. Поэтому в качестве окончательного принимают тот вариант, который обеспечит более высокие технические и экономические показатели.

Таким образом, при разработке маршрута технологического процес-са определяются виды, количество и код операций, тип, модель и код обо-рудования, единица нормирования, на которую установлена норма расхода материала или времени, норма расхода материала, коэффициент расхода материала, степень механизации, код профессии по классификатору ОКПДТР, разряд работы по классификатору ОКПДТР, код условий труда по классификатору ОКПДТР.

Пример оформления Маршрутных карт смотри приложение 4.

2.4.3. Обоснование выбора технологических баз

Выбор баз необходимо делать обоснованно, показать их связь с точ-ностью выполнения размеров, с конструкцией приспособлений и произво-дительностью обработки. При выборе технологических баз необходимо соблюдать ряд принципов.

1. Выбирать такую схему базирования, которая обеспечит наи-меньшую погрешность установки.

2. Соблюдать принцип совмещения баз – совмещать конструктор-скую, технологическую и измерительную базы.

3. Стремиться к соблюдению принципа постоянства баз – на раз-личных операциях механообработки использовать одни и те же базы (по-верхности) обрабатываемой детали.

Кроме этого необходимо помнить, что нельзя использовать дважды (и более) в качестве баз «черные» (необработанные) поверхности заготов-ки. При этом в случае использования в качестве баз «черных» поверхно-стей, приоритет отдается тем поверхностям, которые после изготовления детали остаются не обработанными. Поэтому на первой операции всегда идет подготовка технологических баз под последующую обработку.

При выборе баз рекомендуется использовать литературу

[106, т.1, с.26-52], [116, с. 143-192], [4, с.43-47], [42].

2.4.4. Разработка технологических операций

Проектирование операций связано с разработкой их структуры, вы-бором последовательности переходов, определением возможности их со-

15

вмещения во времени, разработкой операционных эскизов и схем наладок, определением настроечных размеров и ожидаемой точности обработки.

При разработке технологических операций и отдельных переходов производится анализ технической возможности и экономической целесо-образности их концентрации путем применения комплектов нормального или специального режущего инструмента, многоинструментальных держа-вок, параллельной или параллельно-последовательной обработки.

Число и последовательность технологических переходов зависят от вида заготовки, величины припуска, материала и точностных требований к готовой детали. Совмещение переходов определяется конструктивными особенностями заготовки, ее жесткостью и возможностями расположения режущего инструмента на станке. Обработку поверхностей, имеющих вы-сокую точность и качество поверхности, иногда выделяют в отдельную операцию, применяя одноместную одноинструментальную последователь-ную схему обработки.

При разработке структуры операций необходимо дать технологиче-скую оценку различных вариантов проектируемой операции. В итоге при-нимается та схема построения операции, которая является наиболее эко-номичной в рассматриваемых условиях производства.

Результаты разработки технологических операций заносятся в опе-рационные карты, сопровождаемые операционными эскизами (см. прило-жения 5-8).

2.4.5. Обоснование выбора оборудования и технологического оснащения

Общие правила выбора средств технического оснащения определены в Р 50-54-93-88 с учетом типа производства, вида изделия, характера наме-ченной технологии, возможности группирования операций, использования стандартного оборудования и т.д.

Выбор модели станка определяется, прежде всего, возможностью из-готовления на нем деталей необходимых размеров, конфигурации, точности и шероховатости. Если эти требования можно обеспечить на различных станках, то конкретную модель оборудования выбирают из следующих со-ображений:

1. соответствия размеров рабочей зоны станка габаритам заготовки;

2. соответствия точности станка заданной точности детали;

3. соответствия его производительности расчетной;

4. соответствия мощности оборудования потребной мощности;

5. возможности автоматизации и механизации выполняемых на этом станке работ;

6. обеспечения минимальных затрат по себестоимости продукции…

16

При выборе оборудования с использованием ЧПУ, кроме вышеска-занного необходимо учитывать объем инструментального магазина, коли-чество управляемых координат, постпроцессор и др.

Технические характеристики ряда станков можно найти в литературе [10, 74, 78, 89, 106].

Нормы точности металлорежущих станков даны в [4, 106].

Таким образом, на этапе разработки операции определяется тип и модель станка, установочно-зажимное приспособление, режущий, вспомо-гательный и мерительный инструмент и оснастка, СОЖ, количество одно-временно изготавливаемых деталей, технологические базы, схема последо-вательности обработки поверхностей, последовательность выполнения пе-реходов и т.д.