Типизация технологических процессов

Под типизацией технологических процессов понимают разработку технологических процессов на изготовление типовых деталей, сборочных единиц и машин в целом, отражающих наиболее передовой опыт и достижения промышленности, науки и техники.

Машины или детали делят на классы. Классом называют совокупность изделий (машин, СЕ или деталей), обладающих близостью служебного назначения.

Сходство служебного назначения изделий порождает сходство требований, которым должна удовлетворять машина, СЕ или деталь, близость конструктивных форм, размеров и других качественных показателей.

В каждом классе машин, СЕ и деталей выбирают типовую машину, СЕ или деталь. Типовой называют деталь (машину, СЕ), наиболее полно представляющую служебное назначение данного класса. Типовая деталь (машина, СЕ) должна охватывать все конструктивные элементы, присущие данному классу деталей, отличаться наиболее высокими требованиями к точности размеров, изготовляться из материала, соответствующего служебному назначению деталей данного класса. В случае, если ни одна деталь данного класса не отвечает в полной мере указанным требованиям, то разрабатывают конструкцию детали-представителя, учитывающую особенности всех деталей, составляющих класс.

При разработке технологии изготовления конкретной детали из технологического процесса типовой детали выбирают операции и переходы, касающиеся ее конструкции, указывают численные значения ее размеров и требований к точности. Порядок же обработки заготовок остается общим для всех деталей, включенных в класс.

Разработку типовых технологических процессов ведут с учетом типа производства. Для разных объемов выпуска изделий будут свои типовые технологические процессы, ориентированные на применение наиболее производительного оборудования и технологической оснастки, экономичных для данного типа производства.

Типовые технологические процессы способствуют следующему:

· облегчению труда технологов и сокращению затрат времени на разработку технологии изготовления новых изделий;

· сокращению циклов подготовки производства новых изделий;

· внедрению в производство наиболее передового опыта и достижений науки и техники;

· выявлению потребностей в новых видах оборудования и технологической оснастки;

· отработке технологичности конструкции машины, СЕ и деталей.

18.2. МЕТОД ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ

В массовом и крупносерийном производстве увеличение производительности процессов изготовления деталей достигается главным образом за счет применения высокопроизводительных специальных оборудования и технологической оснастки.

В мелкосерийном и единичном производстве, где объемы партий изготовляемых деталей обычно невелики, обходятся в основном универсальными средствами производства. Специальные приспособления и инструмент применяют лишь в исключительных случаях.

Метод групповой обработки предоставляет возможность расширить применение более производительного оборудования в мелкосерийном и единичном производстве. Его сущность сводится к следующему.

Детали, подлежащие изготовлению, группируют по близости их служебного назначения. Что приводит к общности конструктивных форм, материалов, размеров, требований к точности. В группе выбирают наиболее сложную деталь и для каждой операции ее технологического процесса разрабатывают схему настройки станка. Другие детали, входящие в группу. Могут быть изготовлены на данной операции либо без поднастройки станка и с использованием только части инструмента, установленного на станке, либо с частичной заменой инструмента и частичной поднастройкой станка. Затраты подготовительно-заключительного времени при этом существенно сокращаются. Большая производительность используемых станка и технологической оснастки уменьшает штучное время.

Например, для изготовления каждой из деталей, показанных на рис.24.5, при условии, что объемы партий не будут превышать 10 шт., вероятнее всего будет избран универсальный токарно-винторезный станок. Однако объединение втулок в группу А, колец в группу Б и валиков в группу В позволяет вести изготовление групп деталей на токарном станке с ЧПУ, используя групповые настройки.

Рис.18.1. Объединение деталей в группу

Метод групповой обработки используют в среднесерийном производстве при создании переналаживаемых агрегатных станков и автоматических линий. Благодаря методу групповой обработки стала возможна автоматизация мелкосерийного и единичного производства и построение ГПС.

19.. РАЗРАБОТКА ПРОГРЕССИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

. Методы проектирования технологических процессов

Маршрутные технологические процессы (ТП) проектируются методом адресации или методом синтеза (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Методы проектирования технологических процессов.

При методе адресации использован принцип унификации. При реализации этого метода прибегают к процедурам синтеза новых структур, а повторно используют уже готовый ТП. Процесс обработки конкретной детали назначают исходя из конструктивно-размерного подобия прототипу (типовые ТП) или их технологического подобия (групповые ТП).

Метод синтеза сложен и мало формализован. Может быть с прототипом или без него. При наличии прототипа характерно, что подобранный ТП (прототип) не содержит всего состава операций и переходов. Поэтому его приходится дорабатывать или перерабатывать. При отсутствии прототипа необходимо полностью проектировать ТП, технологический маршрут, технологическую операцию. В методе синтеза характерным является наличие многовариантности, следовательно, возникает необходимость создания достоверных критериев оценки решений. Это не всегда возможно, поэтому на некоторых этапах приходится корректировать ранее разработанный ТП.

Задача разработки технологического процесса изготовления детали заключается в нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от полуфабриката, поставляемого на машиностроительный завод, к готовой детали. Выбранный вариант должен обеспечивать требуемое качество детали при наименьшей ее себестоимости. Технологический процесс изготовления детали рекомендуется разрабатывать в следующей последовательности:

1. изучить по чертежам служебное назначение детали и проанализировать соответствие ему технических требований и норм точности;

2. выявить число деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу, наметить вид и форму организации производственного процесса;

3. выбрать полуфабрикат, из которого должна быть изготовлена деталь;

4. выбрать технологический процесс получения заготовки, если неэкономично или физически невозможно изготовлять деталь непосредственно из полуфабриката;

5. обосновать выбор технологических баз и установить последовательность обра-ботки поверхностей заготовки;

6. выбрать способы обработки поверхностей заготовки и установить число переходов по обработке каждой поверхности исходя из требований к качеству детали;

7. рассчитать припуски и установить межпереходные размеры и допуски на отклонения всех показателей точности детали;

8. оформить чертеж заготовки;

9. выбрать режимы обработки, обеспечивающие требуемое качество детали и производительность;

10. пронормировать технологический процесс изготовления детали;

11. сформировать операции из переходов и выбрать оборудование для их осуществления;

12. выполнить размерный анализ технологического процесса;

13. выявить необходимую технологическую оснастку для выполнения каждой операции и разработать требования, которым должен отвечать каждый вид оснастки;

14. разработать другие варианты технологического процесса изготовления детали, рассчитать их себестоимость и выбрать наиболее экономичный вариант;

15. оформить технологическую документацию;

16. разработать технические задания на конструирование нестандартного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента.

При разработке технологического процесса изготовления детали используют чертежи сборочной единицы, в состав которой входит деталь, чертежи самой детали, сведения о количественном выпуске деталей, стандарты на полуфабрикаты и заготовки, типовые и групповые технологические процессы, технологические характеристики оборудования и инструментов, различного рода справочную литературу. Руководящие материалы, инструкции, нормативы.

Технологический процесс разрабатывают либо с привязкой к действующему, либо для создаваемого производства. В последнем случае технолог обладает большей свободой в принятии решений по построению технологического процесса и выбору средств для его осуществления.

19.1. ИЗУЧЕНИЕ СЛУЖЕБНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЕТАЛИ. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ И НОРМ ТОЧНОСТИ

Разработка технологического процесса изготовления любой детали должна начинаться с глубокого изучения ее служебного назначения и критического анализа технических требований и норм точности, заданных чертежом.

Деталь является элементарной частью сборочной единицы. Поэтому, приступая к формулировке ее СН, необходимо изучить чертеж и СН сборочной единицы, в которую входит данная деталь.

Формулируя СН детали, необходимо не только четко сформулировать задачи, для решения которых предназначена деталь, но и описать условия, в которых деталь должна выполнять свое СН в течение всего срока службы.

Выясняя служебное назначение детали и ее роль в работе СЕ, необходимо разобраться в функциях, выполняемых ее поверхностями, которые могут быть: исполнительными, основными, вспомогательными или свободными. Предположим, деталь — зубчатое колесо (рис. 26.1).

В первую очередь необходимо “отыскать” исполнительные поверхности детали. Это те поверхности, которыми деталь выполняет свое СН и ради которых она создается. У зубчатого колеса это боковые поверхности зубчатого венца (поверхность 7 рис.26.1).

Затем выявляются основные поверхности, определяющие положение детали в СЕ, ее базы. Таких поверхностей несколько, и они должны создавать координатный угол своим расположением (поверхности 1, 15, 13 на рис. 26.1).

Вспомогательные поверхности определяют положение других деталей, присоединяемых к данной. Они служат базами присоединяемых деталей, так же, как и основные, часто объединяются в комплект баз. Комплектов вспомогательных баз бывает столько, сколько деталей присоединяется к данной. Деталь может иметь и лишь одну вспомогательную поверхность (рис. 26.1, поверхность 14).

Назначение свободных поверхностей - завершить конструктивное оформление детали.

Рис19.1.Функциональное назначение поверхностей детали: 1, 5, 13–основные поверхности; 7 – исполнительные поверхности; 14 – вспомогательные поверхности; 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 15 – свободные поверхности

Для того чтобы деталь могла экономично выполнять свое СН, она должна обладать необходимым качеством. Важнейшим и самым трудоемким при достижении показателем качества детали, как и СЕ, является ее точность. Характеризуется она рядом технических требований (Т.Т).

Учитывая значимость Т.Т, служащих основанием для принятия важнейших решений при проектировании технологического процесса изготовления детали, необходимо каждое Т.Т проанализировать с учетом решений, принятых при разработке технологического процесса сборки СЕ, в которую входит данная деталь. Таким образом, при анализе Т.Т на деталь необходимо учитывать: СН сборочной единицы, Т.Т на СЕ, методы достижения требуемой точности по каждому Т.Т на СЕ, ТП сборки СЕ.

Анализ и корректировку Т.Т на деталь удобно выполнять в несколько этапов. На первом этапе анализируется и корректируется номенклатура ТТ, которая условно состоит из 2 групп. К одной группе относятся показатели, характеризующие точность каждой поверхности детали: точность размеров (длина, , высота и т.п.); точность формы (макроотклонение, волнистость, микроотклонения); твердость, покрытие и т.п.

Ко второй группе относятся показатели, характеризующие относительное расположение всех поверхностей детали (параллельность, симметричность, соосность и т.п.).

Выявленные неточные или неправильные формулировки ТТ корректируются, а недостающие ТТ формулируются заново.

На втором этапе анализируются и корректируются, в случае необходимости, численные значения всех ТТ.

Для сокращения затрат времени можно использовать вычислительную технику.

19.2. ВЫБОР ВИДА И ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ

Вид и форма организации производственного процесса изготовления детали зависят от программы ее выпуска в год и по неизменным чертежам.

Непрерывно-поточное производство целесообразно организовывать тогда, когда технологическое оборудование можно полностью загрузить изготовлением детали одного наименования, т. е. при массовом типе производства.

При изготовлении малотрудоемких деталей в относительно небольших количествах (крупносерийное, серийное производство) целесообразно организовывать переменно-поточное производство. При этом детали объединяют в группы по признакам близости СН, конструктивных форм, размеров, Т.Т, материалов и разрабатывается групповая технология.

Изготовление незначительного числа одноименных деталей целесообразно организовывать на технологически замкнутых участках с использованием высокопроизводительного оборудования и технологической оснастки, например, участок валов, зубчатых колес и т.п.

В мелкосерийном и единичном производстве организуются участки, объединяющие оборудование со сходным СН, например, участок токарных станков, фрезерных и т.п.

19.3. ВЫБОР ИСХОДНОЙ ЗАГОТОВКИ И МЕТОДА ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

Основными факторами, влияющими на решения, принимаемые на данном этапе разработки технологического процесса изготовления детали, являются: конструкция детали, материал, служебное назначение, технические требования, программы выпуска в год (N_г) и по неизменным чертежам (N_н.ч.); тип производства, вид и форма организации производства, стоимость материала (полуфабриката), себестоимость исходной заготовки, получаемой тем или иным методом; расход материала, себестоимость изготовления детали из исходной заготовки.

Выбор исходной заготовки и метода ее получения должен обеспечивать минимальную себестоимость детали. Исходная заготовка – заготовка перед первой технологической операцией механической обработки (ГОСТ 3.1109).

Для того чтобы проще представить последовательность выбора исходной заготовки, на рис. 26.2 приведена схема.

Рис.19.2. Схема выбора исходной заготовки

Себестоимость самих исходных заготовок, полученных разными методами, колеблется в широких пределах. Для получения заготовок используют разнообразные технологические процессы и их сочетания: различные способы литья, пластического деформирования металлов, резка, сварка, комбинированные способы: штамповки-сварки, литья – сварки; порошковой металлургии.

19.4. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ БАЗ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ

Основанием для выбора технологических баз является служебное назначение поверхностей детали и установленные между ними размерные связи.

Выбор технологических баз зависит: от ТТ, характеризующих точность размеров, расположения и макрогеометрию поверхностей детали (за исключением случаев их обработки мерным инструментом); от возможностей существующего парка оборудования и технологической оснастки.

Выбор технологических баз выполняют в два этапа:

· выбирают технологические базы, необходимые для получения наиболее ответственных показателей точности детали и используемые при обработке большинства поверхностей заготовки;

· выбирают технологические базы на первой (первых) операции технологического процесса.

Выбор технологических баз для обработки большинства поверхностей заготовки определяет те поверхности, с которых необходимо начинать ее обработку. Выбор технологических баз на первой (первых) операции связан с решением двух групп задач:

1. установлением связей между обрабатываемыми и остающимися необработанными поверхностями;

2. распределением припусков между обрабатываемыми поверхностями.

Обычно возможны несколько вариантов. Каждый вариант базирования обеспечивает прямое (кратчайшее), т.е. наилучшее решение лишь одной задачи из всей совокупности. Поэтому нужно выбрать тот вариант, который обеспечивает все Т.Т в пределах допускаемых отклонений и менее сложен в реализации схем базирования.

Определение последовательности обработки поверхностей заготовки. Выбранный вариант базирования служит основой при определении последовательности обработки поверхностей заготовки. Вместе с тем, определяя последовательность обработки, учитывают: конструктивные особенности детали; требования к ее качеству; методы получения размеров, свойства заготовки (материал, масса, размеры, припуски на обработку); возможности оборудования, необходимость в термической обработке; организацию производственного процесса и др.

Обработку заготовки начинают обычно с подготовки технологических баз. В комплекте баз в первую очередь обрабатывают поверхность (или сочетание поверхностей), лишающую заготовку большего числа степеней свободы (установочная или двойная направляющая база). Базирование заготовки по необработанным поверхностям в направлении выдерживаемых размеров допустимо лишь один раз.

В начале технологического процесса обычно стремятся снять с заготовки наибольшие припуски с тем, чтобы создать лучшие условия для перераспределения остаточных напряжений в заготовке и вскрыть возможные дефекты на ранней стадии обработки.

Высокие требования к точности формы, размеров и относительного положения поверхностей детали заставляют вести обработку заготовки в несколько переходов. В отдельных случаях предварительную и окончательную обработку поверхности выполняют последовательно при одной установке заготовки. Чаще эти этапы разделяют, относя окончательную обработку поверхностей на конец технологического процесса.

В конец технологического процесса выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей (например, наружных резьб).

На последовательность обработки поверхностей заготовки влияют термическая (ТО) и химико-термическая обработка (ХТО). Неизбежное деформирование заготовки в результате такой обработки вынуждает предусматривать в технологическом процессе предварительную и окончательную обработку и начинать последнюю с “правки” технологических баз. Поверхности, исправление которых после ТО затруднительно (например, крепежные отверстия в корпусных деталях), обрабатывают после ее выполнения. Некоторые виды ХТО усложняют процесс механической обработки. Так, при цементации, если требуется науглеродить только отдельные поверхности заготовки, остальные защищают либо омеднением, либо дополнительным припуском, удаляемым после цементации, но до закалки.

Влияет на последовательность обработки поверхностей и необходимость соблюдения очередности в образовании различных конструктивных элементов детали. Например, крепежные резьбовые отверстия нужно обрабатывать после того, как будет окончательно обработана поверхность заготовки, с которой они сопряжены. В противном случае резьбы в отверстиях будут испорчены.

Все перечисленное служит основой для разработки технологического процесса механической обработки заготовки.

19.5. ВЫБОР СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА НЕОБХОДИМЫХ ПЕРЕХОДОВ

В этом разделе после того, как установлена последовательность обработки всех поверхностей заготовки, выбираются способы и средства обработки каждой из них.

Выбор способа обработки и необходимого количества переходов зависит от технических требований на деталь, вида и качества заготовки, и , технико-экономических показателей способов обработки.

При выборе способа обработки стремятся обеспечить кратчайший и наиболее экономичный путь превращения выбранной заготовки в деталь требуемого качества.

Видимо, самый короткий путь можно было бы обеспечить при получении каждой поверхности требуемого качества за один переход, выполнение которого должно обеспечивать определенную величину уточнения:

,

где

– допускаемое отклонение показателей точности заготовки;

– допускаемое отклонение показателя точности детали.

К сожалению, существующие способы обработки чаще всего не обеспечивают требуемую величину уточнения. Поэтому обработку поверхностей приходится вести в несколько технологических переходов и уточнение при этом определять по формуле

,

где

– общее уточнение, получаемое при обработке заготовок для достижения требуемой точности детали по каждой из поверхностей;

– уточнение, обеспечиваемое каждым переходом;

– количество переходов, необходимое для достижения требуемой точности детали.

Выбор способа обработки следует начинать с поиска такой технологической системы, которая позволит экономичным путем достичь требуемого качества детали . Однако выбранная технологическая система способна обеспечить определенное качество детали лишь при определенном качестве исходной заготовки (). Если , то рассматриваемая система обеспечит получение поверхности требуемого качества из выбранной заготовки . Если же , то необходимо продолжить выбор системы и найти такую, которая обеспечит на выходе , и т.д. Схема определения необходимого количества переходов по обработке поверхностей заготовки приведена на рис.26.3. Значения выбираются по справочной литературе.

В связи с тем, что требуемое качество отдельной поверхности детали может быть достигнуто при обработке ее различными способами, следует сопоставить возможные варианты по производительности и экономичности. Для этого по каждому варианту необходимо определить трудоемкость и себестоимость обработки заготовки. Однако сделать это окажется возможным после выбора режимов и проведения технического нормирования затрат времени на нее¨.

Поэтому решение о способах и количестве переходов обработки поверхностей заготовки, принятое на данной стадии разработки технологического процесса, может быть скорректировано в дальнейшем.

19.6. ВЫБОР РЕЖИМОВ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВКИ

На выбор режима резания влияют требования к качеству детали, свойства материала заготовки, свойства материала и геометрия режущей части инструмента, возможности выбранного оборудования.

Режим обработки поверхности заготовки характеризуется: глубиной резания ();подачей ; скоростью резания и рассчитывается в последовательности, приведенной ниже.

1. Устанавливается глубина резания. Глубина резания определяется, главным образом, величиной припуска. При этом необходимо стремиться каждый переход выполнять за один рабочий ход (проход). Глубина резания в этом случае будет соответствовать . Обработку за несколько проходов применяют чаще всего на черновых переходах, при больших припусках и напусках, а также при недостаточной жесткости и прочности технологической системы, недостаточной мощности станка.

2. Выбирается по нормативам величина подачи, максимально технологически допустимая. При черновой обработке подача лимитируется прочностью и жесткостью технологической системы, а при чистовой – точностью получаемого размера и формы обрабатываемой поверхности. Выбранную величину подачи необходимо скорректировать по паспортным данным станка.

3. Определяется скорость резания одним из двух методов:

o расчетно-аналитическим (по эмпирическим формулам);

o табличным (по нормативам режимов резания с внесением поправок на условия резания, не учитываемые нормативами).

Выбор режимов обусловлен необходимостью обеспечения требуемого качества изготовляемых деталей при максимальном уровне производительности и минимальной себестоимости процесса обработки.

19.7. ФОРМИРОВАНИЕ ОПЕРАЦИЙ ИЗ ПЕРЕХОДОВ

Факторы, влияющие на формирование операции, можно подразделить на три группы. К первой группе относятся факторы, от которых зависит обеспечение качества детали (деление технологического процесса на предварительную и окончательную обработку, смену технологических баз, выполнение обработки нескольких поверхностей с одной установки заготовки, выделение в самостоятельную операцию переходов, связанных с достижением особо высокой точности и т.п.). Вторую группу составляют факторы, определяющие физическую возможность объединения переходов в операцию (невозможность объединения в операцию процессов обработки, отличающихся своей физической сущностью, отсутствие свободного доступа к различным поверхностям при обработке заготовки). К третьей группе относятся организационно-экономические факторы (тип производства, вид и форма его организации).

На формирование операций оказывает влияние организация и планирование производства, стремление к уменьшению протяженности путей транспортирования и числа транспортных операций, межцеховая кооперация и другие факторы.

Размерный анализ технологического процесса является завершающим этапом разработки технологического процесса механической обработки детали. Он позволяет установить соответствие параметров точности детали, изготовленной с помощью разработанного технологического процесса, с требованиями чертежа и определить достаточность припусков, назначенных на обработку детали.

19.8. ОФОРМЛЕНИЕ ДОКУМЕНТАЦИИ

Разработанный технологический процесс оформляют документально в соответствии с требованиями ЕСТД. В зависимости от объема выпуска изделия документация имеет различные формы. Ею могут быть маршрутная и операционная карты, карты эскизов и др.

Назначение технологической документации заключается в том, чтобы дать исчерпывающую информацию исполнителям о строении технологического процесса, оборудовании, инструментах, режимах обработки, трудоемкости операций, разрядах работ и их расценках. Технологические карты, ведомости оснастки, комплектовочные карты и пр. являются оперативными документами в планировании и управлении производством. Одновременно с разработкой технологического процесса разрабатывают технические задания на проектирование специального оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, штампов.

Техническое задание должно содержать подробное описание служебного назначения объекта проектирования.

Дата добавления: 2014-01-20