Проектирование технологических процссов механической обработки

Проектирование технологических процессов — важный эле­мент процесса производства. От степени рациональности тех­нологических процессов зависят качество и стоимость продук­ции.

При проектировании технологических процессов должны быть решены две основные задачи:

технологический процесс для заданных условий и масштаба производства должен обеспечить надежное (без брака) осуществ­ление всех требований рабочего чертежа и технических условий на изделие;

технологический процесс должен быть максимально эконо­мичным.

Для выбора наиболее экономичного варианта технологичес­кого процесса часто приходится составлять два-три конкурирую­щих варианта, которые сравнивают между собой. Обычно пред­почтение при прочих равных условиях отдают наиболее эконо­мичному варианту. Требование экономичности часто приводит к тому, что наиболее целесообразным оказывается не самый совер­шенный процесс из всех существующих и не на самом лучшем оборудовании, а тот, при котором надежно выполняются требо­вания рабочего чертежа и который для данных условий является наиболее экономичным.

Степень проработки технологического процесса. В зависимости от масштаба производства технологический процесс бывает разра­ботан более или менее подробно. В единичном и мелкосерийном производствах технологический процесс разрабатывают не подробно. В этих условиях составляют так называемую маршрутную технологию («технологический маршрут») — перечень операций, и на каждую операцию определяют штучное время и разряд работ. Однако при обработке сложных и дорогих деталей даже в условиях единичного производства технологические процессы разрабаты­вают более подробно.

В серийном производстве представляют маршрутно-операционное описание технологического процесса. На наиболее слож­ные операции составляют операционные процессы (с режимами резания), а на простые — технологический маршрут. Для сложных и ответственных деталей (корпуса редукторов, коленчатые валы и др.) разрабатывают операционную технологию (характерную для массового производства).

При крупносерийном и массовом производствах составляют операционную технологию, которая более подробна, чем маршрутно-операционная.

В состав работ при проектировании процессов обработки дета­лей входят: определение типа производства; определение вида и размера заготовки; составление плана обработки детали (установ­ление порядка операций); выбор станков для отдельных опера­ций; разработка отдельных операций; оформление технологичес­кой документации; технико-экономические расчеты.

В некоторых случаях для установления наиболее выгодного ва­рианта обработки приходится разрабатывать два-три варианта тех­нологического процесса. В этом случае часть или все перечислен­ные работы приходится также делать два-три раза.

Определение типа производства. От типа производства (единич­ное, серийное, массовое) зависит характер технологического про­цесса. Тип производства определяют по коэффициентам закреп­ления операций и серийности (см. раздел 1).

Определение вида и размера заготовки. Его производят, исходя из материала детали и его технологических свойств (способности пластически деформироваться, литейных свойств и др.); формы и размеров детали; условий работы деталей; масштаба производства. Более подробно этот вопрос разобран в подразделе 2.1.

Составление плана обработки детали (установление порядка опе­раций). При составлении плана обработки детали руководствуются следующими общими положениями. Операции назначают, исходя из конструктивных форм, размеров детали и типа производства; в первую очередь обрабатывают те поверхности детали, которые бу­дут базами для последующей обработки; после базовых поверхно­стей обрабатывают поверхности, с которых снимают наибольшие слои металла; отделочные операции выполняют в конце обработ­ки; операции механической обработки увязывают с термическими операциями.

Конструктивные формы и размеры детали являются исходны­ми факторами, определяющими характер и последовательностьобработки детали. Так, черновую обработку деталей типа тел вра­щения производят на токарных станках, а детали с плоскими по­верхностями обрабатывают на фрезерных и строгальных станках. Чистовую обработку деталей типа тел вращения ведут на круглошлифовальных станках, а деталей с плоскими поверхностя­ми на плоскошлифовальных станках. Зубья на зубчатом колесе с внутренними зубьями могут быть получены только методом зубодолбления.

Размеры деталей определяют выбор типоразмера станков, в некоторых случаях и метод обработки. Так, зубчатые колеса ма­лых модулей экономичнее изготовлять зубодолблением, а круп­ных модулей — зубофрезерованием червячными фрезами.

Масштаб производства влияет на выбор применяемых методов обработки и станков. Например, черновую обработку плоских по­верхностей в условиях единичного производства чаще ведут на строгальных станках, а в условиях серийного и массового произ­водств — на фрезерных. Для изготовления мелких деталей типа тел вращения применяют при единичном производстве универ­сальные токарные станки, при серийном — токарно-револьверные, при массовом — токарные автоматы и полуавтоматы.

Обработка в первую очередь базовых поверхностей повышает точность последующей обработки. Характерным примером явля­ется предварительная обработка центровых гнезд при точении ва­лов; последующую обработку валов ведут с использованием цент­ровых гнезд в качестве баз. При построении плана обработки стремятся к тому, чтобы каж­дая последующая операция была точнее предыдущей, поэтому в качестве первых операций механической обработки назначают операции, при выполнении которых снимают наибольшие слои металла. Это обусловлено, во-первых, тем, что при снятии боль­ших слоев металла легче обнаружить дефекты заготовки (трещи­ны, раковины, включения и т. п.), во-вторых, при снятии с загото­вок припусков вследствие перераспределения напряжений воз­можно их коробление. При последующей чистовой обработке коробление будет минимальным.

Отделочные операции располагают в конце цикла обработки для уменьшения возможности повреждения окончательно обрабо­танных поверхностей. Отделочные обработки выбирают в зависи­мости от требуемых чертежом точности и класса шероховатости поверхности.

Операции, связанные с механической обработкой детали, дол­жны быть увязаны с термическими операциями. Часто закалку с низким отпуском проводят перед шлифованием, закалку с высо­ким отпуском (улучшение) — между черновой и чистовой обра-ооткои точением, фрезерованием, строганием. Перед процессом механической обработки заготовки (отливки, штамповки, поков­ки; часто подвергают отжигу или нормализацииПри разработке плана обработки общий припуск распределяют по отдельным операциям и определяют операционные (межопе­рационные) размеры.

Выбор станков для отдельных операций. Станок выбирают по паспортам, каталогам, по фактическому наличию в соответствии с характером обработки, требованиями к точности и шероховатости поверхности на данной операции, размерами обрабатываемой де­тали, масштабом производства.

Размеры станка должны соответствовать размерам обрабатыва­емой детали. Необходимо стремиться к максимально эффективно­му использованию станка по мощности и времени, а для многопо­зиционных станков — позиций и суппортов.

При выборе станка важным фактором является его стоимость и себестоимость обработки на нем детали. При прочих равных усло­виях отдают предпочтение более дешевому станку или станку, обеспечивающему минимальную себестоимость обработки. Если дорогому станку соответствует минимальная себестоимость обра­ботки детали, то следует определить экономическую целесообраз­ность приобретения такого станка.

При выборе станков следует также учитывать необходимость использования имеющихся в наличии станков и реальную воз­можность приобретения того или иного станка.

В единичном производстве применяют универсальные станки, серийном — специализированные, а в массовом — специальные (автоматы, полуавтоматы, агрегатные и др.).

Разработка отдельных операций. При разработке отдельных опе­раций выполняют следующие работы: выбирают базы; разбивают операцию на отдельные переходы; выбирают (или при необходимо­сти проектируют) режущий и измерительный инструмент; выбира­ют или проектируют необходимое приспособление; назначают ре­жимы резания; подсчитывают штучное время; определяют разряд квалификации работы; рассчитывают потребное число станков.