Раздел 8 (Методические указания по выполнению задания)

8. Разработка технологических процессов
механической обработки

8.1 Методические указания по выполнению задания

Исходными данными для разработки технологических процессов (ТП) являются:

• рабочий чертеж детали, который вычерчивается студентом в соответствии с правилами ЕСКД по выданному ему номеру варианта задания;

• тип производства;

• материал детали.

Разработку ТП ведут в следующем порядке:

1. анализ технических требований и выявление технологических задач при изготовлении детали;

2. анализ технологичности конструкции детали для заданного типа производства;

3. выбор типа заготовки и метода ее получения;

4. выбор маршрутов обработки отдельных поверхностей детали;

5. выбор схем установки заготовок и маршрута изготовления детали с выбором типов средств технологического оснащения;

6. расчет припусков и промежуточных размеров по переходам;

7. оформление эскизов операций маршрута изготовления детали.

8.1.1 Анализ технических требований к детали и выявление технологических задач при ее изготовлении.

Технические требования на рабочем чертеже детали содержат:

• предельные отклонения размеров и параметры шероховатости поверхностей;

• допуски формы: плоскостности, некруглости и профиля сечений детали;

• допуски расположения: параллельности плоскостей, соосности шеек вала, симметричности профиля сечений детали;

• вид термической обработки и твердость рабочих поверхностей;

• вид покрытия;

• специфические требования: допустимая неуравновешенность массы, герметичность и др.

Анализ качества поверхностного слоя и точности размеров, формы и расположения поверхности, а также других требований к детали, предполагает рассмотрение их со следующих позиций:

1. обоснованность назначения требований исходя из эксплуатационных условий работы детали в машине или сборочной единице;

2. возможность достижения заданных требований известными технологическими методами (возможно назначение нескольких альтернативных методов); выбор окончательных технологических методов, обеспечивающих требования к поверхностям детали по точности и качеству поверхностного слоя следует производить по таблицам [3];

3. возможность проверки полученных требований к поверхностям деталей известными методами измерения и контроля; для контроля требований по расположению поверхностей разрабатывают схемы их контроля [6].

При рассмотрении технических требований выявляют технологические задачи. Для этого выделяют на детали наиболее ответственные поверхности, совокупность требований к которым определяют заключительные отделочные технологические методы, устанавливают длительность (число операций) и последовательность процесса обработки (маршрут изготовления), необходимое технологическое оборудование. Специфические требования к изготовлению детали требуют наличия в маршруте обработки соответствующих операций (например, проведение динамической балансировки детали). Анализ требований по расположению осей отверстий, плоскостей и других поверхностей определяет задачи по выбору технологических баз в операциях, схем установки заготовки, типов приспособлений и режущих инструментов.

8.1.2 Анализ технологичности конструкции детали.

Технологичность конструкции детали (изделия) определяется совокупностью свойств изделия, определяющих приспособленность ее конструкции к достижению оптимальных материальных и трудовых затрат при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества детали (технических требований), объема и сроков выпуска (типа производства) и условий выполнения работ (возможностей конкретного производства).

Общие требования по технологичности к конструкции детали можно сформулировать следующим образом:

• конфигурация детали должна представлять сочетание простых, геометрических форм;

• конструкция детали должна обеспечивать надежную и удобную установку в процессе ее изготовления с совмещением технологических и измерительных баз;

• при высокой жесткости конструкции детали возможность применения высокопроизводительных технологических методов ее изготовления;

• заданные технические требования должны быть строго обоснованы ее служебным назначением;

• элементы конструкции детали должны быть стандартизированы или унифицированы;

• наличие сложных форм у детали потребует применения дорогостоящих методов получения заготовок или приведет к большим материальным затратам при их изготовлении.

Рекомендации по анализу технологичности конструкции детали приведены в литературе [1, 3].

8.1.3 Выбор типа заготовки и метода ее получения.

При выборе заготовки необходимы следующие исходные данные: рабочий чертеж детали с указанием ее размеров, массы, материала, технических требований; данные по объему и срокам выпуска; тип производства.

Заготовку выбирают в следующей последовательности:

• технологический процесс получения заготовки (литье, обработка давлением и др.);

• метод изготовления заготовки (литье в песчаные формы, в металлические формы, в оболочковые формы и др.);

• технологическое оборудование (штамповка – на молотах; - на прессах и др.).

На выбор процесса и метода изготовления заготовки влияют следующие факторы:

• технологическая характеристика материала деталей, его свойства, определяющие возможность применения процессов литья, пластического деформирования, сварки и порошковой металлургии и др.;

• конструктивные формы, размеры и масса деталей, которые оказывают решающее значение при выборе таких прогрессивных методов, как литье под давлением, литье по выплавляемым моделям, горячая объемная штамповка и др.;

• объемы выпуска изделий, что влияет на экономическую эффективность принимаемых решений через себестоимость изготовления детали; в условиях единичного и мелкосерийного производства применяют отливки, полученные в песчано-глинистых формах; поковки, изготовленные свободной ковкой, и заготовки из проката; в крупносерийном и массовом производстве используют заготовки, полученные прогрессивными методами, что почти на одну треть уменьшает припуски на механическую обработку.

Методы получения заготовок и технологическое оборудование приведены в литературе [1, 3, 8].

После выбора метода получения заготовки следует определить допуски и припуски по таблицам, приведенным в ГОСТах, и оформить чертеж заготовки.

8.1.4. Выбор маршрутов обработки отдельных поверхностей детали.

Маршрут обработки назначают на основании выбранного окончательного метода обработки поверхности и чертежа заготовки. При наличии окончательного метода (или нескольких методов) обработки и метода получения заготовки выбирают промежуточные, которых может быть несколько. Например, окончательному методу – шлифованию плоскости детали из чугуна, предшествует фрезерование чистовое, а чистовому – черновое фрезерование. При формировании маршрута следует придерживаться правила – каждый последующий переход должен быть точнее предыдущего.

Число этапов обработки конкретной поверхности определяется:

• точностью выполняемых размеров и шероховатостью поверхностного слоя;

• точностью формы поверхности;

• точностью заготовки;

• необходимостью термической обработки, которая приводит к деформации заготовки и необходимости дополнительной механической обработки.

Выбор технологических методов следует проводить по таблицам главы 4.1 [3].

8.1.5. Выбор схем установки и маршрута изготовления детали.

А. Выбор схем установки.

Перед обработкой заготовку в рабочем пространстве станка устанавливают по поверхностям, называемым технологическими базами. Кроме того, заготовку закрепляют для обеспечения условий несдвигаемости при действии сил, возникающих при механической обработке. Совокупность технологических баз, место приложения и направление действия зажимных сил называют схемой установки заготовки.

В зависимости от формы заготовки применяют различные схемы установки, отличающиеся числом, формой и расположением баз, количеством лишаемых степеней свободы и схемой закрепления заготовки. Существуют типовые схемы установки. Примеры, описания и рекомендации по их применению приведены в [1,2,3,4].

При выборе технологических баз следует придерживаться следующих правил:

• обеспечивать совмещение технологических и измерительных баз;

• стремиться к максимально возможному постоянству технологических баз в маршруте изготовления детали;

• при вынужденной смене технологических баз в качестве следующей установочной поверхности выбирать более точную поверхность;

• повторное использование «черной» базы недопустимо (кроме случаев применения приспособлений типа спутник).

При изображении схем установки следует применять графическое изображение установочных и зажимных элементов приспособлений, приведенных в ГОСТ 3.1107-8 в таблицах 2-4 или в [3,4].

Б. Выбор маршрута изготовления детали.

Данный этап разработки технологического процесса изготовления детали посвящен определению содержания и последовательности выполнения технологических операций с выбором средств технологического оснащения.

Составление маршрута изготовления может быть выполнено на основе:

1. типового технологического процесса изготовления детали определенного класса и уровня точности (типовой, комплексной детали)

2. индивидуального проектирования в соответствии с технологическими принципами и правилами.

В первом случае последовательность разработки маршрута изготовления следующая:

1. определение принадлежности детали к определенному классу, типу или группе деталей;

2. выбор типового технологического процесса изготовления определенного типа деталей;

3. определение подробного содержания технологических операций типового технологического процесса путем объединения в них переходов из маршрутов обработки отдельных поверхностей детали;

4. выбор или уточнение средств технологического оснащения технологических операций (станка, приспособления, инструментов и вспомогательной оснастки).

Во втором случае при определении содержания и последовательности операций придерживаются следующих правил:

1. начальными операциями выполняют подготовку технологических баз;

2. последовательность обработки зависит от системы простановки размеров; в начало маршрута выносят обработку той поверхности, относительно которой на чертеже координировано большее число других поверхностей;

3. при невысокой точности исходной заготовки сначала обрабатывают поверхности с наибольшими общими припусками для раннего выявления дефектов заготовки;

4. чем точнее поверхность, тем позднее ее необходимо обработать в маршруте;

5. поверхности, имеющие второстепенное значение (мелкие отверстия, канавки, фаски и т. п.) следует выполнять на чистовом этапе технологического процесса, до операций окончательной обработки ответственных поверхностей;

6. легко повреждаемые поверхности (наружные резьбы, зубчатые поверхности, наружные шлицевые поверхности и т. п.) обрабатывают на завершающем этапе процесса изготовления;

7. операции, связанные с термическим и силовым воздействием на поверхности деталей, должны выполняться до завершающих этапов обработки (чистовых и отделочных).

Разработку маршрутного описания технологического процесса ведут в два этапа:

1. предварительное определение содержания технологических операций путем объединения в них переходов из маршрутов обработки отдельных поверхностей с назначением типов применяемых средств технологического оснащения;

2. установление общей последовательности выполнения сформированных операций с внесением необходимых корректив в содержание операций и состав выбранных средств технологического оснащения

8.1.6. Расчет припусков и промежуточных размеров по переходам.

Промежуточным припуском называют слой материала, который удаляют при выполнении одного технологического перехода.

Общий припуск на обработку поверхности равен сумме промежуточных припусков по всем переходам обработки от заготовки до готовой детали.

Расчет припусков и промежуточных размеров по переходам выполняют в следующей последовательности:

1. из маршрутов обработки основных поверхностей выбирают маршрут, относящийся к наиболее точной поверхности;

2. определяют допуски на заготовки и по переходам обработки ;

3. для каждого перехода определяют значения высоты неровностей и глубины поверхностного слоя , полученных на смежном предшествующем переходе;

4. для каждого перехода рассчитывают пространственные отклонения , полученные на смежном предшествующем переходе;

5. для каждого перехода определяют погрешность установки ;

6. для каждого перехода рассчитывают минимальный припуск на обработку

;

1. определяют наименьшие и наибольшие предельные размеры по переходам P_min и P_max;

2. устанавливают наибольшие припуски по переходам ;

3. рассчитывают общие минимальный и максимальный припуски.

Величина минимального припуска по переходам может быть определена по таблицам «Справочника технолога-машиностроителя» [3]. Результаты расчетов заносят в специальную карту расчета припусков.

8.1.7. Оформление эскизов операций маршрута изготовления детали.