Особенности проектирования технологических процессов обработки заготовок на автоматизированных участках и автоматических линиях

Особенностью технологических процессов автоматизированного производства является их интенсификация путем концентрации операций и переходов, применения новых высокопроизводительных методов обработки, максимальной автоматизации управления процессом механической обработки.

Методика проектирования автоматизированного технологического процесса механической обработки в принципе та же, что и неавтоматизированного.

В курсовом проекте при разработке технологии обработки заготовок резанием на автоматизированном оборудовании будут полезны рекомендации, учитывающие ее специфику:

- при отработке конструкции детали на технологичность необходимо учитывать требования автоматизированного производства: простоту ориентации, загрузки и выгрузки, удобство транспортирования, установки и фиксации заготовки, возможность одновременной обработки нескольких поверхностей и автоматического контроля;

- технологические базы в автоматизированном технологическом процессе должны обеспечивать: необходимую точность ориентации заготовки в системе координат станка, надежность автоматической фиксации и закрепления заготовки, выполнение всего технологического процесса без смены баз, автоматическую загрузку и межагрегатное транспортирование заготовок. При отсутствии у заготовок поверхностей, отвечающих сформулированным требованиям, применяют предварительную установку заготовок на приспособления-спутники. В необходимых случаях подготовку технологических баз при обработке на автоматической линии (или при установке заготовки в приспособление-спутник) производят на отдельных операциях вне автоматической линии);

- маршрутный технологический процесс разрабатывают с учетом максимальной концентрации операций, соблюдения принципа единства баз, выполнения чистовых и отделочных операций в конце технологического процесса;

- при проектировании автоматических операций анализируют возможность совмещения технологических и вспомогательных переходов во времени. Для каждой операции устанавливают настроечные размеры и составляют схему наладки, определяют норму штучного времени и обеспечивают равенство или кратность штучного времени такту автоматической линии.

Оборудование выбирают в зависимости от методов и сложности обработки поверхностей заготовки, масштаба выпуска. К нему предъявляют общие требования обеспечения заданного качества объектов производства при максимальной производительности и экономичности.

Инструменты должны обладать повышенной режущей способностью и размерной стойкостью, обеспечивать быструю смену и возможность настройки вне станка (линии), так как обычно на автоматических линиях и станках с ЧПУ применяют бесподналадочную замену изношенного инструмента. Режимы механической обработки, выбранные по справочным данным для неавтоматизированного производства, занижают на 10...30 %.

Необходимость синхронизации выполнения операций является первой, но общей для.всех поточных линий (как автоматических, так и неавтоматических) особенностью проектирования технологического процесса. Согласование продолжительности операций с заданным тактом выпуска деталей создает условия для лучшей загрузки по времени всех станков линии, уменьшает их простои. Главным средством синхронизации служит регулирование степени концентрации операций.

В автоматической поточной линии рабочие зоны смежных станков связаны между собой транспортирующими устройствами в каждой зоне работает загрузочное устройство или иной механизм, обеспечивающий установку и снятие обрабатываемой детали. Необходимость заботиться о простоте всех этих вспомогательных устройств выдвигает некоторые дополнительные требования к операциям технологического процесса.

1. Каждая операция должна быть рассчитана на выполнение только за один установ. Автоматическое выполнение второго установа требует сложного механизма и, можно сказать, не практикуется. Изменение положения заготовки в рабочей зоне станка с целью обработки ее с разных сторон осуществимо лишь как изменение позиций заготовки. Иногда это оправдывается в операциях, выполняемых путем вращения инструмента при неподвижной детали (станки сверлильные, расточные, фрезерные головки с подвижным инструментом на агрегатных станках и т. п.), но исключено для операции, выполняемых с вращением заготовки (станки типа токарных, круглошлифовальных и т. п.).

Получение разных позиций детали требует автоматической работы поворотного делительного стола у станка или заменяющего его специального приспособления для заготовки. Избегая связанных с этим усложнений и одновременно повышая производительность на операции, применяют двусторонние (вообще - многосторонние) станки.

2. Все переходы операции должны выполняться за один рабочий ход. Это требование связано с необходимостью автоматического получения всех операционных размеров, выдерживаемых на операции. Выполнение второго рабочего хода требует изменения положения (позиции) инструмента относительно детали. Это не только усложняет потребное оборудование, но и отрицательно сказывается на точности обработки.

Разумеется, это требование не относится к операциям, выполняемым процессами с послойным снятием припуска немерным инструментом (шлифование, хонингование и т. п.). В таких операциях автоматическое получение заданной точности обеспечивают (не только в условиях поточных линий) либо применением средств активного контроля размера (например, при шлифовании и хонинговании), либо ограничением самого количества рабочих ходов или времени обработки (хонингование, шевингование и т. п.).

Необходимость обработки за один рабочий ход делает особенно важной задачу уменьшения общих припусков на механическую обработку, т. е. повышения точности заготовки и уменьшения у нее глубины дефектного поверхностного слоя. Связанная с этим возможность уменьшения количества потребных станков в линии, оправдывает самый тщательный (расчетный) метод определения необходимых припусков.

Описанные два требования, направленные на уменьшение количества действии, необходимых в рабочей зоне станка, и упрощение «механики» этих действий, являются общими для всех автоматических линий. Другие требования (и соответственно - особенности проектирования процесса) имеют менее общий характер в том смысле, что важность их в значительной мере зависит от вида обрабатываемой заготовки и особенностей намечаемой автоматической линии.

Особенности детали предопределяют возможные способы ее транспортировки между станками и могут выдвигать специфические требования к технологическому процессу.

Наиболее простыми в этом отношении являются мелкие детали, загрузка которых возможна с помощью бункерных ориентирующих устройств и небольшие детали, допускающие применение магазинных загрузочных устройств. Небольшая масса таких деталей не накладывает особенных ограничений на способ их транспортировки между станками (загрузочными устройствами) и соответственно - на технологический процесс. Такие линии составляют большую часть автоматических линий, создаваемых самим заводом на базе имеющегося у него оборудования или на базе уже действующей поточной, но не автоматизированной линии станков. В основном, это линии деталей, в технологических процессах которых доминируют операции, требующие вращения заготовки (детали типа тел вращения и соответствующие станки).

С увеличением массы заготовки автоматизация их загрузки и транспортировки усложняется. Загрузочное устройство превращается в крупную и сложную специальную конструкцию - манипулятор. Транспортировка заготовки с помощью подъемников и последующих желобов или склизов, по которым они могут перемещаться под действием собственного веса, все более усложняется. Возникает необходимость транспортировать заготовки не только в одном определенном положении (ориентированная транспортировка), но и делать это, не допуская вредных взаимных ударов деталей. Все эти обстоятельства приводят к применению в качестве транспортного средства единого для всех станков горизонтального конвейера, на котором каждой заготовке отведено свое место.

В компоновках таких линий имеются особенности, важные для проектирования технологического процесса. В этом отношении компоновки можно разделить на два вида:

1) транспортирующее устройство проходит около линии станков и детали передаются в рабочие зоны с помощью манипуляторов;

2) транспортирующее устройство проходит через рабочие зоны станков.

Первая компоновка более характерна для линии таких деталей, которые требуют вращения при их изготовлении. Прежде всего - это детали типа валов (технологические базы - центровые отверстия). При такой компоновке конструкции транспортирующего и загрузочного устройств мало связаны с конструкцией основного оборудования, что допускает широкое использование в линии серийно выпускаемых станков (автоматизированных токарных общего назначения, многорезцовых и т. п.). При этом влияние компоновки линии на проектирование технологического процесса почти отсутствует.

Вторая компоновка характерна для линий таких деталей, изготовление которых возможно без вращения заготовки. Прежде всего - это детали типа корпусов. Заготовки таких деталей требуют обработки с нескольких сторон и отличаются многочисленностью различно расположенных обрабатываемых поверхностей, что оправдывает широкое использование в линии специальных агрегатных станков. Это обстоятельство тесно связывает проектирование линии с проектированием технологического процесса. Крайним выражением этой связи является передача проектирования технологического процесса предприятию, выполняющему заказ на изготовление линии.

В таких условиях указанные ранее два общих требования к технологическому процессу (в каждой операции не более одной установки, в каждом переходе не более одного рабочего хода) приобретают более конкретный характер и к ним добавляются новые требования особенно важные в этих условиях.

В связи с трудностями перекладывания заготовки приходится придерживаться принципа постоянства технологических баз детали. Обычно в качестве таких баз у корпусной детали используют одну из плоскостей и два отверстия из числа выходящих на эту плоскость, однако все поверхности детали, которые на рабочем чертеже детали координированы не от этой базы будут обрабатываться в условиях несовмещения баз. Для избежания брака вследствие возникающих при этом погрешностей от несовмещения баз может требоваться ужесточение допусков (по сравнению с чертежными) для многих координат. Поэтому лучше всего, если необходимость в постоянных базах будет учтена уже при разработке рабочего чертежа детали.

При отсутствии у детали поверхностей, могущих служить хорошими постоянными базами, такие поверхности создают специально (технологические базы, создаваемые только для обработки, но функционально для детали не нужные). В связи с этим надо упомянуть также, что в некоторых случаях (это характерно не для крупных корпусных деталей, а для небольших деталей сложной формы) оказывается целесообразным транспортировать заготовки вместе с приспособлениями, в которых они установлены (так называемые приспособления-спутники, корпус которых играет роль специально созданных технологических баз.

Возможность использования специальных станков дает соответственную свободу технологу (не операция проектируется для станка, а станок для операции). В частности, в процессах обработки заготовок корпусных деталей появляется возможность большой параллельной концентрации операций (многосторонние и многошпиндельные станки). Однако, прежде всего для этой цели нужно в должной мере использовать возможности комбинированного инструмента (ступенчатые сверла, зенкеры н т. п.) и многоместных приспособлений для инструментов (державки, многошпиндельные головки). Это поможет использованию в линии более простых станков для многопереходных операций и может уменьшить количество потребных операций (станков).

На всех автоматических линиях режимы резания должны быть менее напряженными, чем на линиях неавтоматизированных, чтобы они обеспечивали достаточно высокую стойкость режущих инструментов.

Дата добавления: 2015-06-04