123893 (Проектирование технологических процессов изготовления деталей)

1. Проектирование единичных технологических процессов

Исходные данные. При разработке технологических процессов необходимы три вида исходной информации: базовая, которая содержится в конструкторской документации на деталь (рабочий чертеж и технические условия) и годовой программе выпуска деталей; руководящая, к которой относятся данные, помещенные в стандартах ЕСТПП и технологических инструкциях предприятия или отрасли; справочная, находящаяся в каталогах и справочниках, по техническим данным оборудования, в описаниях типовых технологических процессов, нормативах по техническому нормированию.

Рабочий чертеж детали должен быть выполнен в соответствии с ЕСКД (единая система конструкторской документации). Он должен иметь: нужное количество проекций, необходимые размеры при правильной расстановке их с указанием квалитетов точности; обозначения шероховатости поверхностей; допуски на погрешность формы и расположения поверхностей; указание о марке материала, из которого изготавливается деталь, защита детали от внешних воздействий; дополнительные требования, которые определяются методом изготовления.

Технические условия составляются на наиболее ответственные детали, когда невозможно их изложить в рабочем чертеже. В технических условиях указываются назначение детали, особые требования к изделию, методы контроля, общие требования по клеймению, хранению, транспортировке и т.д.

Программа выпуска определяет тип производства и методы изготовления изделий, степень детализации при разработке технологических процессов.

Основными требованиями, предъявляемыми к разрабатываемым технологическим процессам, являются: возможность изготовления детали в полном соответствии с чертежами, стабильность параметров качества в процессе производства и эксплуатации изделий; оптимальная стоимость производства.

Разработка единичных технологических процессов должна определяться в соответствии с ГОСТ 14.301-83 ЕСТПП и включает в себя:

1. Технологический контроль чертежа.

2. Выбор типа производства, подбор ранее разработанного типового технологического процесса, если такая возможность имеется.

3. Выбор вида исходной заготовки и метода получения.

4. Выбор технологических баз и проектирование маршрута обработки.

5. Разработку структуры технологического процесса и последовательности выполнения операций.

6. Назначение (выбор) технологического оборудования, технологической оснастки.

7. Расчет припусков и операционных размеров.

8. Назначение и расчет технологических режимов обработки, нормирование операций и всего технологического процесса.

9. Назначение методов контроля качества деталей.

10. Составление планировок производственных участков.

11. Оформление рабочей технологической документации на разрабатываемый технологический процесс.

Рассмотрим содержание и методы решения задач на основных этапах проектирования технологических процессов.

Технологический контроль чертежа заключается в проверке: правильности выбора материала; целесообразности допусков на размеры с точки зрения служебного назначения и условий эксплуатации; отсутствии ошибок и неточностей в выполнении графики чертежа; правильности выбора защитных покрытий; отсутствии ошибок в технических требованиях чертежа. Задачей изучения чертежа является оценка технологичности конструкции детали и степени соответствия ее требованиям заданного объема производства.

Выбор заготовки. Заготовка - это материал, приведенный к форме и состоянию, удобному для дальнейшей механической, термической, гальванической или другого вида обработки, связанной с получением из этого материала готовой детали. Выбор заготовки зависит от формы детали и ее размеров, исходного материала, вида производства, наличия оборудования, требований к ее качеству, а также экономических соображений. С учетом вида производства необходимо стремиться к выбору такой конструктивной формы, которая максимально приближалась бы к форме самой готовой детали. Исходя из общих требований снижения материалоемкости и повышения коэффициента использования материалов, необходимо стремиться к всемерному сокращению механической обработки заготовок, которая является основным источником отходов материала.

На предприятиях по производству радиоэлектронных средств, для конкретных случаев, заготовки могут быть получены: методом холодной листовой штамповки, литьем, обработкой давлением, формообразованием из пластмасс или керамики. При изготовлении деталей обработкой резанием в качестве заготовок применяют отрезки стандартных профилей: круглых, квадратных, шестигранных полос и т.д.

Чертеж заготовки должен отражать все особенности метода ее изготовления: литейные уклоны и радиусы закругления, шероховатость поверхности, точность размеров и др. Размеры заготовки отличаются от размера готовой детали на сумму операционных припусков.

Расчет припусков и промежуточных размеров. Припуском называется слой материала, прилежащий к поверхности заготовки и подлежащий удалению с целью получения заданного размера обрабатываемой поверхности. В промежуточных операциях обработки поверхностей различают два вида припуска: припуск, который удаляется с обрабатываемой поверхности в виде отхода, и припуск, который образуется в данной операции и подлежит удалению при обработке на следующей операции. Второй входит в состав операционного размера данной операции и определяется при проектировании технологического процесса.

Величина припуска на заготовку должна быть оптимальной. Увеличенный припуск приводит к повышению усилия резания, что в процессе обработки может служить причиной увеличения деформации детали и уменьшения точности изготовления, к повышению времени на обработку. Уменьшенный припуск не даёт возможности получить требуемую точность и чистоту поверхности детали.

Минимально необходимая величина припуска zmin должна обеспечивать удаление микронеровностей и слоя материала с измененными физико-механическими свойствами и структурой, полученными при предшествующей обработке.

При одностороннем расположении величина припуска

zmin ≥ Hmax + Tmax + | a + y|, (4.1)

где a - векторная сумма пространственных отклонений взаимосвязанных поверхностей обрабатываемой заготовки, получившихся на предшествующем переходе; y - погрешность установки при выполняемой обработке; Hmax - наибольшая высота микро-неровностей; Tmax - наибольшая глубина слоя материала с измененными физико-механическими свойствами.

При симметричном расположении (например, при обработке тел вращения) минимальный промежуточный припуск

z'min = 2zmin ≥ 2 [(Hmax + Tmax) + | a + y|]. (4.2)

Значения a и y определяются для каждого вида обработки по справочным данным.

Погрешности формы – эллиптичность, конусность, непараллельностъ и др. находят в пределах назначаемого допуска. Нарушение точности взаимного расположения элементов детали (неперпендикулярность, эксцентриситет и др.), а также погрешность установки y не связаны с допуском на размер и учитываются отдельно.

Максимальный промежуточный припуск при одностороннем расположении

, (4.3)

при двухстороннем расположении

, (4.4)

где δn - допуск при выполнении предшествующей операции (перехода).

Величины Hmax, Tmax, δn зависят от метода обработки, определяются экспериментально и даются в справочной литературе.

Промежуточные (или операционные) размеры указывают в операционном эскизе технологического процесса с учетом припуска на последующую обработку.

Расчет промежуточных размеров следует начинать с последней операции; в качестве исходных принимаются размеры и допуски, указанные в рабочем чертеже.

Промежуточные размеры определяют по следующим формулам: для наружных цилиндрических поверхностей (рис.4.2)

An max = Amax + z'min + δn, (4.5)

для цилиндрических отверстий

An min = Amin - z'min - δn, (4.6)

для плоскостей (рис.4.2. в)

An max = Amax + zmin + δn,, (4.7)

где An - размер, выдерживаемый при предшествующей обработке; A - размер, выдерживаемый при данной обработке; z, z' - припуск на данную операцию; δn - допуск на выполнение предшествующей операции.

Рис. Схема размещения размеров, припусков и допусков при обработке: а - валов, б – отверстий, в – плоских поверхностей

Установление структуры технологического процесса. При разработке технологического процесса важно определить число операций при изготовлении детали. При этом технологический процесс может быть концентрированным или дифференцированным.

Основным фактором, определяющим степень концентрации или дифференцирования, является объем производства деталей РЭС. Чем выше серийность изготавливаемых деталей и чем меньше номенклатурность, тем на большее число операций расчленяется технологический процесс. Концентрация операций используется в единичном и мелкосерийном производстве. При концентрации процесса облегчается планирование производства, повышается точность обработки деталей в связи с тем, что многие операции выполняются при одной установке деталей, увеличивается производительность труда за счет одновременной обработки нескольких поверхностей, а также сокращается вспомогательное время.

При дифференциации производственного процесса упрощается оборудование и работа на нем, снижается требование к квалификации рабочих.

Дифференциация операций преимущественно используется при крупносерийном и массовом производстве.

Последовательность операций и переходов намечают исходя из следующих основных соображений.

1. Последующие операции, переходы и проходы должны уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности, полученной при предыдущей обработке.

2. Вначале следует обрабатывать поверхность, которая будет служить установочной базой для последующих операций.

3. Операции, при которых возможно появление брака, следует производить вначале.

4. Самая точная поверхность должна обрабатываться на последней операции. Эти требования обусловлены возможностью деформаций и повреждений окончательно обработанных поверхностей при последующей обработке остальных.

5. Отверстия необходимо сверлить в конце технологического процесса, за исключением базовых отверстий.

Особое внимание при определении последовательности обработки заготовки нужно уделять выбору установочных баз для каждой операции. Должны быть рассчитаны погрешность установок и результирующая (суммарная) погрешность.

Выбор технологического оборудования основывается на выполнении требований: высокой производительности, точности и оптимальной стоимости. Производительность и точность обработки определяется типом и физическим состоянием оборудования, а стоимость обработки – его потребляемой мощностью. Мощность оборудования должна по возможности соответствовать наибольшей потребляемой при запроектированном режиме обработки. Сведения об эксплуатационных данных технологического оборудования берут в каталогах или паспортах. Выбранное оборудование заносится в технологические документы (маршрутные или операционные карты), при этом указывается его тип, модель и завод-изготовитель.

Выбор технологических приспособлений. Для качественного изготовления деталей используются различного рода приспособления, применение которых повышает производительность труда, расширяет технологические возможности станков. При обработке деталей резанием приспособления делятся на рабочие, с помощью которых устанавливают и закрепляют обрабатываемые детали, и вспомогательные, в которых закрепляют режущий инструмент.

По степени специализации станочные приспособления бывают: универсальные, предназначенные для установки и закрепления разнообразных по форме и размерам деталей (трехкулачковые патроны, делительные головки, машинные тиски и др.); специальные, изготавливаемые для обработки определенной детали при выполнении одной какой-либо операции технологического процесса; специальные переналаживаемые. При выборе приспособлений особое значение имеют расчет погрешностей установки и выбор установочной базы.

Выбор технологических установочных баз и расчет погрешности базирования. Установочной технологической базой называют поверхность детали, которая сопрягается с поверхностью станка или приспособления при обработке. При правильном выборе установочной базы можно достичь наименьшей погрешности обработки. В качестве установочных поверхностей следует принимать наиболее точно обработанные поверхности. Заготовки деталей, полученные литьем, горячей штамповкой и другими методами, при первой операции механической обработки не имеют точных поверхностей. В этом случае используют необработанную поверхность, называемую черновой базой.

При выборе черновой базы следует придерживаться следующих правил:

если обработке подлежат не все поверхности, то в качестве черновой базы принимаются обычно необрабатываемые поверхности;