Разработка технологических процессов изготовления деталей машин

С 1975 г. у нас в стране реализуется единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП), основное назначение которой - установление системы органи­зации и управления технологической подготовкой производства, регламентированной государственными стандартами.

По ГОСТ14.004-83 под технологической подготовкой производства понимается совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства (наличие на предприятии полных комплектов конструкторской и технологической до­кументации и средств технологического оснащения) для осуществления заданного объ­ема выпуска продукции с установленными технико-экономическими показателями.

Основой ЕСТПП является разработка технологических процессов.

Степень детализации описания технологических процессов указана в ГОСТ З.1109-82,

1. Маршрутное описание технологического процесса - это сокращенное описание всех технологических операций в маршрутной карте в последовательности их выполне­ния без указания переходов и технологических режимов. Такое описание технологиче­ских процессов осуществляется в единичном, а для неответственных деталей и в мелко­серийном производствах.

2. Операционное описание технологического процесса - это полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов. Операционные технологические процессы применяются в крупносерийном и массовом производствах.

3. Маршрутно-операционное описание технологического процесса - это маршрут­ное описание всего технологического процесса и операционное описание некоторых операций, как правило, формирующих качество изделия. Такие технологические про­цессы используются в мелкосерийном и среднесерийном производствах.

По организации производства технологические процессы разделяют на:

1) типовой технологический процесс - это технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками;

2) групповой технологический процесс - это технологический процесс изготовле­ния труппы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками;

3) единичный технологический процесс - это технологический процесс изготовле­ния или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения.

Исходными данными для проектирования технологических процессов обработки заготовок являются:

1) рабочий чертеж, определяющий материал, конструктивные формы и размеры детали;

2) технические условия по изготовлению детали, характеризующие точность раз­меров и качество поверхностей, а также особые требования (твердость, структура, тер­мическая обработка, балансировка, подгонка по весу и др.);

3) годовая программа выпуска.

При проектировании технологических процессов для существующих производств, кроме того, необходимо располагать сведениями о наличии оборудования и его загруз­ки, мерительных и режущих инструментах, технологической оснастки, свободных пло­щадях и других условиях производства. Кроме того, при проектировании используются: справочные и нормативные материалы; каталоги и паспорта оборудования; альбомы приспособлений; ГОСТы и нормали на режущий и мерительный инструмент, техноло­гическую оснастку; нормативы по точности, шероховатости, расчету припусков, режи­мам резания и техническому нормированию; тарифно-квалификационные справочники и другие вспомогательные материалы.

В основу разработки технологических процессов закладываются два основных принципа: технический и экономический. В соответствии с техническим принципом спроектированный технологический процесс должен полностью обеспечивать выполне­ние всех требований рабочего чертежа и технических условий по изготовлению задан­ной детали.

В соответствии с экономическим принципом изготовление изделия должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства. Технологический про­цесс изготовления изделий должен выполняться с наиболее полным использованием технических возможностей средств производства, при наименьших затратах времени и себестоимости изделий.

Для установления возможности обеспечения требуемой точности проводят раз­мерный анализ технологического процесса.

Построение цепи начинают с поставленной задачи. Исходным или замыкающим звеном технологической размерной цепи может быть: 1) чертежный размер с регламен­тированным допуском, непосредственно невыдерживаемым при обработке; 2) операци­онный припуск на обработку, исходя из минимального значения которого следует уста­новить операционные размеры по всем этапам обработки данных взаимосвязанных по­верхностей. Последовательно пристраивают к нему составляющие звенья, участвующие в решении поставленной задачи, до тех пор, пока цепь не станет замкнутой.

На рис. 6.12 приведены примеры построения размерных цепей исходя из различных условий. Обработка торцевых поверхностей 1 - 5 (рис. 6.12, а) выполняется за четыре операции. Выдерживаемые при этом линейные размеры показаны на операционных эс­кизах. Для каждого операционного эскиза составляются размерные цепи.

На первой фрезерно-центровальной операции обрабатываются торцы 1 и 5 (рис. 6.12,б), выдерживая размеры Б₁ и Б₂. Так как технологический размер Б₂ совпадает с конструкторским А₄, то его нет необходимости пересчитывать. Торец 2 в последую­щем необходимо обработать, поэтому технологический размер Б₁ не является конструк­торским, а следовательно, необходим его пересчет. Для этого составляется размерная цепь на первую операцию (рис. 6.12, в). Замыкающим звеном в этой размерной цепи является припуск на обработку Z₁.

Рис. 6.12 Размерный анализ технологического процесса

На второй токарной операции обрабатываются торцы 3 и 4 (рис. 6.12, в) и вы­держиваются размеры В_{ и В₂. Поверхность 3 является настроечной базой для полу­чения размера В₂. Так как в последующем предполагается чистовая обработка торцов 3 и 4, то технологические размеры и В₂ не являются конструкторскими, следова­тельно, необходим их пересчет. Для этого составляются две размерные цепи (рис. 6.12, з). При определении размеров В ₁ и В₂ замыкающими звеньями являются при­пуски, соответственно Z₂ и Z₃.

На третьей токарной операции обрабатывается торец 2 (рис. 6.12, г) и выдержива­ется размер Г. Этот размер не является конструкторским, поэтому для его определения строится размерная цепь (рис. 6.12, и). Замыкающим размером в этой цепи является А₁.

На четвертой круглошлифовальной операции окончательно обрабатываются торцы 3 и 4 (рис. 6.12, д). Поверхность 3 на данной операции является настроечной базой для получения технологического размера D₂, который совпадает с конструкторским разме­ром А₃, поэтому нет необходимости в его пересчете. Для определения технологического размера D₁ составляем размерную цепь (рис. 6.12, к), замыкающим звеном в которой является размер А₂.

Совмещение построенных операционных размерных цепей (рис. 6.12, е) позволяет осуществить размерный анализ всего технологического процесса.

В соответствии с ЕСТПП разработка технологических процессов изготовления деталей машин для нового производства осуществляется в следующей последовательности.

1. Установить тип производства с расчетом такта или размера партии.

2. Предварительно выбрать возможные методы получения заготовок, произвести их технико-экономическое сравнение и выбрать оптимальный вариант.

3. Составить несколько возможных вариантов маршрутных технологий, произве­сти их технико-экономическое сравнение и выбрать оптимальный вариант.

4. Разработать операционную технологию изготовления детали:

а) план обработки поверхностей для достижения требуемой точности и шероховатости;

б) выбор оборудования;

в) выбор схем базирования;

г) расчет и назначение припусков;

д) размерный анализ технологического процесса;

е) выбор инструмента, его материала и технологической оснастки, при необходи­мости их проектирование;

ж) расчет и назначение режимов обработки;

з) выбор мерительных средств, при необходимости их проектирование;

и) нормирование и назначение разряда рабочих.

5. Расчет технико-экономических показателей спроектированного технологическо­го процесса.

6. Проектирование участков, отделений, цехов.

Работа по созданию технологических процессов для существующего производства имеет некоторые особенности. Она включает в себя:

1. Анализ исходных данных для разработки технологического процесса.

2. Подбор действующего типового, группового технологического процесса или поиск аналога единичного процесса.

3. Выбор исходной заготовки и метод ее изготовления,

4. Выбор технологических баз.

5. Составление технологического маршрута обработки применительно для суще­ствующего оборудования.

6. Разработка технологических операций.

7. Выбор средств технологического оснащения контроля и испытаний. При необходимости их заказ.

8. Выбор средств транспортирования.

9. Назначение и расчет припусков.

10. Нормирование.

11. Расчет экономической эффективности.

12. Оформление технологических процессов.

Одним из наиболее прогрессивных направлений по разработке технологических процессов изготовления деталей машин является их типизация.

Под типизацией технологических процессов понимается такое направление в технологии, которое заключается в классификации и типизации деталей машин и их элементов и затем в комплексном решении задач, возникающих при осуществлении тех­нологических процессов каждой классификационной группы.

Правило разработки применения типовых технологических процессов регламенти­ровано ГОСТ 14.303-83.

Первым этапом работ по типизации является проведение классификации деталей.

Классом называется совокупность деталей, характеризуемых общностью техноло­гических задач, решаемых в условиях определенной конфигурации этих деталей.

Признаком для классификации деталей являются:

1) конфигурация детали;

2) размеры детали;

3) точность обработки и качество обрабатываемых поверхностей;

4) материал детали.

Учитывая эти признаки, детали можно разбить на 17 классов: валы, втулки, диски, эксцентриковые детали, крестовины, рычаги, плиты, крышки, корпуса, шпонки, стойки, угольники, бабки, зубчатые колеса, фасонные кулачки, ходовые винты и червяки, мел­кие крепежные детали.

Причем, с развитием машиностроения к этой классификации добавляются и другие классы деталей, характерные для отдельных отраслей промышленности (например: тур­бинные лопатки, шариковые подшипники и т.п.)

В свою очередь, классы подразделяются на подклассы, группы и т.д.: например, ва­лы гладкие, ступенчатые, полые.

Проектирование типовых техпроцессов ведется в следующем порядке:

1. По чертежам изделия завода производится отбор деталей, сходных по конструк­тивным и технологическим признакам (рис. 6.13, а - и).

2. Производится создание комплексной детали (рис. 6.13, к). При этом руковод­ствуются следующим:

а) за комплексную деталь принимается наиболее сложная деталь группы, включаю­щая в себя все поверхности, встречающиеся у остальных деталей группы (рис. 6.13, ж). Если среди более простых деталей группы встречаются отдельные поверхности (напри­мер, конус, фаска), отсутствующие у сложной детали, то эти поверхности искусственно добавляются в чертеж этой детали;

б) габаритные размеры комплексная деталь имеет наибольшие;

в) точность размеров наивысшую;

г) параметры шероховатости наименьшие из деталей, входящих в группу

Устанавливается последовательность и содержание технологических операций и изготовления комплексной детали.

Рис. 6.13 Исходные детали, изготавливаемые на заводе а-и, и комплексная деталь к, для разработки типового технологического процесса