Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана

А.И. Кондаков, Ю.А. Островский

РАЗРАБОТКА МАРШРУТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

Методические указания

для курсового и дипломного проектирования

по технологии машиностроения

Москва

издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана

2002

Общая методика разработки маршрутных технологических
процессов изготовления деталей

Любое изделие машиностроения изготавливают на основе предварительно разработанного единичного технологического процесса – процесса изготовления изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от производства (ГОСТ 3.1109–82)

Предусмотрены (ГОСТ3.1109–82) три вида описаний единичных технологических процессов:

1. Маршрутное.

2. Операционное.

3. Маршрутно‑операционное.

Маршрутное описание технологического процесса – сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов (ГОСТ 3.1109–82). Оно является основным в единичном и мелкосерийном производствах и сопроводительным (дополнительным) в других типах производства.

Внимание! Недопустимо использовать термины “маршрутное описание технологического процесса” и “технологический маршрут” как синонимы. По ГОСТ 14.004–83, технологический маршрут – последовательность прохождения заготовки или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия при выполнении технологического процесса изготовления.

Проектирование любого технологического процесса начинается с разработки его маршрутного описания, часто называемого маршрутным технологическим процессом (МТП).

Исходные данные для разработки МТП изготовления детали: рабочие чертежи детали и заготовки с техническими условиями; тип производства; данные о составе и технологических возможностях средств технологического оснащения производственной системы, в которой планируется изготовление детали.

Основными результатами разработки МТП изготовления деталей, предусмотренными действующими стандартами (ГОСТ 3.111–82, ГОСТ 3.1118–82 и др.) являются:

1. Номер цеха, участка, рабочего места, где выполняется операция.

2. Номер операции, код, наименование операции.

3. Код, наименование оборудования и информация по трудозатратам.

4. Содержание операции и информация о применяемой при ее выполнении технологической оснастке.

Результаты разработки МТП фиксируются в маршрутных картах (МК), картах технологического процесса (КТП), картах эскизов (КЭ) и другой технологической документации, предусмотренной стандартами [3].

Единичные технологические процессы (и соответствующие МТП) изготовления деталей разрабатывают:

1. На основе типовых и групповых технологических процессов (процессов‑аналогов).

2. Индивидуально для каждой детали, на основе ее конкретных конструктивно‑технологических параметров (формы; размеров; требований к точности, качеству поверхностного слоя и т.д.).

При использовании процессов‑аналогов (например, типовых) МТП разрабатывают в следующей последовательности:

1. Определяют принадлежность детали к соответствующему классу машиностроительных деталей (например, по классификатору ЕСКД).

2. Для детали‑представителя данного класса находят соответствующий (типовой) МТП.

3. Сравнивают конструктивно-технологические параметры детали, для которой необходимо разработать МТП, с параметрами детали‑представителя соответствующего класса.

4. Вносят изменения в процесс-аналог, добавляя, исключая или меняя местами технологические операции (при необходимости).

Достоинства такого подхода – относительная простота разработки МТП, а также преимущества, которые дает использование проверенных решений. К недостаткам следует отнести: необходимость создания значительных библиотек процессов‑аналогов и организации эффективного поиска в них; трудность однозначной классификации деталей; необходимость внесения значительных изменений в процессы-аналоги (затрагивающих до 40% – 60% их операций.).

В практической деятельности единичные МТП чаще разрабатывают индивидуально для каждой детали, на основе ее конструктивно‑технологических параметров и типа производства.

Технологический процесс изготовления детали состоит из отдельных операций, выполняемых в определенной (заданной) последовательности. Операции, входящие в процесс, могут быть условно разделены по его этапам, например, по достигаемой точности (квалитету) размеров большинства формируемых на данном этапе поверхностей (таблица 1).

Таблица 1.

Характеристика и задачи этапов
технологического процесса

№ п/п	Наименование этапа	Точность размеров	Технологические задачи
1.	Заготовительный	IТ > 14	Обеспечение качества исходной заготовки
2.	Черновой	12  IТ  14	1. Обработка базовых поверхностей. 2. Предварительное формообразование основных поверхностей
3.	Получистовой	9  IТ  11	Формообразование основных и второстепенных поверхностей
4.	Чистовой	7  IТ  9	1. Обеспечение точности размеров, формы, взаимного расположения поверхностей. 2. Формирование поверхностного слоя детали.
5.	Отделочный	IТ  7	Достижение заданных показателей качества детали (в комплексе)

Примечание: Заготовительный этап часто выполняется по самостоятельному технологическому процессу, в зависимости от вида и способа изготовления заготовки. В МТП изготовления детали заготовительный этап обычно включают в сокращенной форме, при выполнении проектов его определяют по указаниям руководителя проекта.

Значения многих показателей качества деталей (отклонения размеров, формы, взаимного расположения поверхностей, параметров шероховатости и волнистости поверхностей и др.) в ходе технологического процесса “ступенчато” уменьшаются до величин, соответствующих заданным допускам. Изменение указанных величин в ходе технологического процесса можно условно считать монотонным, если последний не включает операций термической (химико‑тер­мической) обработки. Если же технологический процесс включает такие операции, то после их выполнения обычно происходит скачкообразное увеличение значений указанных показателей качества, иногда до уровня, соответствующего исходной заготовке. При этом значения характеристик свойств материала могут также скачкообразно измениться (увеличиться или уменьшиться) в зависимости от назначения и содержания выполненной операции химико-термической обработки.

Операция химико‑термической обработки разделяет процесс изготовления детали на этапы “до ее выполнения” и “после ее выполнения”. Каждый из этих этапов может рассматриваться, как самостоятельный технологический процесс, в котором изменения значений показателей качества происходит монотонно. Технологический процесс, в принципе, может включать несколько операций различной термической обработки, но все сказанное справедливо и в этих случаях. Определение содержания и места термической обработки в сквозном процессе изготовления детали с оценкой возможного влияния этих операций на выполнение указанного процесса является одной из наиболее сложных задач, решаемых при разработке МТП.

Разработка МТП – процесс формирования сложного, трудноформализуемого проектного технологического решения, включающий основные этапы [1], [2]:

1. Определение маршрутов обработки основных поверхностей заготовки.

2. Выбор технологических баз и схем установки заготовки при обработке.

3. Определение содержания и последовательности выполнения технологических операций.

4. Определение типов применяемого оборудования и оснастки.

Выделенные этапы находятся в теснейшей взаимосвязи и некоторые из них разделены условно. Так предварительное определение типов оборудования, в принципе, может быть выполнено до определения содержания и последовательности операций (что может способствовать упрощению последнего).

Наиболее рациональна разработка МТП за несколько последовательных итераций: вначале создается первичный вариант МТП, который затем пересматривается (возможно – несколько раз), уточняется и дополняется, обеспечивая последовательное приближение к целям разработки. Действует принцип неокончательности решений: любое из принятых решений, на любом этапе формирования МТП не может рассматриваться как окончательное. Разработчик должен быть готов в любой момент к отказу от уже принятых решений и возврату на более ранние этапы формирования МТП.

Внимание! Не следует стремиться к созданию единственного и не пересматриваемого в дальнейшем МТП. Даже опытный технолог не может сразу разработать МТП, полностью удовлетворяющий поставленным требованиям.

Определение маршрутов обработки основных
поверхностей заготовки

Изготавливаемая деталь – комплекс взаимосвязанных поверхностей. Основными считают те поверхности, качество изготовления которых в наибольшей степени влияет на эксплуатационные свойства детали. Для большинства изделий машиностроения – это поверхности, для которых квалитет выдерживаемого размера менее 9-10, а параметр шероховатости менее Ra 2,5. Такое определение не является исчерпывающим, в частности, у плоскостных деталей, например, класса “планки” эксплуатационные свойства определяются взаимным расположением (параллельностью) противолежащих плоскостей, допуск расстояния между которыми может быть задан по 12 квалитету (h12), а допуск плоскостности – соответствовать 8‑й или даже 6‑й степени точности по ГОСТ 24643-81. Общим для основных поверхностей является то, что при изготовлении они должны быть подвергнуты многократному технологическому воздействию.

Ряд операций обработки (или технологических переходов), необходимых для изготовления указанных поверхностей детали и расположенных в порядке повышения точности, образуют маршруты обработки основных поверхностей заготовки.

Внимание! Некоторые поверхности детали (в силу невысоких требований к их качеству) могут быть изготовлены однократной обработкой. Маршруты обработки, состоящие из одной операции (перехода), обычно не составляют.

В каждой операции (переходе) рассматриваемого маршрута используют определенный технологический метод. Целью применения любого технологического метода является достижение желаемого множества значений показателей качества обработанной поверхности заготовки (результата), например, квалитета точности (IТ) и параметра шероховатости (Ra):

(IТmin)р  IТ3  (IТmах)р;  (Ramin)p  Raз  (Ramax)p,

(1)

где (IТ_min)_р, (IТ_mах)_р – границы диапазона значений IT в результате применения данного технологического метода; (Ra_min)_p, (Ra_max)_p – границы диапазона значений Ra в результате применения данного технологического ме­тода; IT_З, Ra_З – заданные значения IT и Ra.

Результат применения метода может быть достигнут лишь при выполнении необходимых условий его реализации, в частности, если исходные значения показателей качества заготовки находятся в определенных границах:

(IТmin)у   ITu  (ITmах)у; (Ramin)у   Rau  (Ramaх)у,

(2)

где  (IТ_min)_у, (IT_mах)_у – границы диапазона значений IT, при которых данный метод может быть реализован; (Ra_min)_у, (Ra_maх)_у – границы диапазона значений Ra, при которых данный метод может быть реализован; IT_u, Ra_u – исходные значения IT и Ra.