1. План изготовления детали. Назначения технологических допусков при выполнении операции

План изготовления детали разрабатывается на базе маршрутной технологии и служит основой для проектирования технологических операций.

План — это графически иллюстративный документ учебного характера, содержащий следующую информацию:

номера и названия всех технологических процессов, имеющих место при изготовлении детали в соответствии с принятым технологическим маршрутом ее изготовления.

наименование и предполагаемую модель оборудования, на котором выполняется конкретная технологическая операция эскиз обработки заготовки технические требования на выполнение операции На эскизе заготовка должна быть изображена в рабочем положении обработки на станке, ее конфигурация должна соответствовать форме, которая получается после обработки на операции или ее отдельном этапе. Обработанные поверхности выделяются двойной контурной линией красного цвета.

На эскизах должны быть выполнены теоретические схемы базирования при выполнении технологических операций. При необходимости указываются номера поверхностей или осей, являющихся технологическими базами, с индексами операций на которых эти базы сформировались.

Указываются операционные размеры, предписанные к выполнению данной операции, установу, позиции. Операционные размеры обозначаются буквенными или буквенно-цифровыми символами с индексами операций.

Символы размеров берутся из схемы кодирования поверхностей. При необходимости используется латинский и греческий алфавит.

Технические требования на выполнение технологических операций включает в себя требования к шероховатости, технологические допуски на размер форму и взаимное расположение поверхностей.

При назначении технологических допусков на размеры на настроенном станке необходимо придерживаться следующих правил:

1. допуск на размер между измерительной базой и обработанной поверхностью ТА^оп складывается из статической погрешности получения размера щ_стА^оп, пространственных отклонений измерительной базы Д и погрешности базирования е от несовпадения технологической и измерительной баз:

ТА^оп= щ_стА^оп + Д+ е

2. Допуск на размер Б между поверхностями, обработанными с одного установа включает в себя только величину статической погрешности

ТБ^оп= щ_стБ^оп

3. операционные допуски на размеры 2В^оп и 2Г^оп замкнутых поверхностей складывается из статических погрешностей обработки этих поверхностей:

Т2В^оп= щ_ст2В^оп, Т2Г^оп= щ_ст2Г^оп

При обеспечении точности методом последовательных ходов и промеров операционные допуски равны или больше статистических погрешностей выполняемых размеров.

2. Служебное назначение деталей машин. Нормируемые показатели качества деталей машин. Классификация деталей машин, но функциональному назначению

Машина — механизм или сочетание механизмов, осуществляющих определенные целесообразные движения для преобразования материалов, энергии, выполнения работ или же сбора, хранения или предачи информации.

Под служебным назначением машины понимают четко сформулированную задачу, для решения которой машина предназначена.

Служебное назначение машины обеспечивается ее качеством — совокупностью свойств определяющих соответствие ее служебному назначению и отличающее от других машин.

Показатели качества можно разделить на 3 группы:

Технический уровень, определяющий степень совершенства машины: мощность, КПД, производительность, точность, экономичность;

Технологичность конструкции, обеспечивающая оптимальные затраты труда и средств за весь период существования машины, начиная с ее изготовления.

Эксплутационные показатели: надежность долговечность, транспортабельность, экономическая характеристика, безопасность в работе, экологическое воздействие, эстетическая оценка.

Одним из важнейших показателей качества является точность, которая формируется на этапе производства.

В свою очередь точность машины определяется точностью изготовления и сборки узлов и деталей из которых состоит машина. Показатели точности этих элементов назначаются исходя из анализа их служебного назначения.

По функциональному назначению поверхности деталей подразделяются на:

1. Исполнительные — с помощью которых деталь выполняет свое служебное назначение Основные конструкторские базы, которые определяют положение детали относительно других деталей, на которые она монтируется:

Вспомогательные конструкторские базы, определяющие положение деталей, присоединяемых к данной;

Свободные поверхностивсе остальные, завершающие конструктивные формы детали.

3 Структура технологических операций. Дифференциация и концентрация операций. Последовательная и параллельная концентрация

Структура операции определяет содержание технологической операции и последовательность ее выполнения. В конечном итоге от структуры зависит время выполнения операции. Время выполнения операции определяется штучным временем, затрачиваемым на производство одной единицы продукции:

Тшт= То+Тв+Тп;

Где-То — основное технологическое время затрачиваемое непосредственно на изменение состояния заготовкивремя воздействия инструмента на заготовку;

Тв — вспомогательное время, затрачиваемое на выполнение вспомогательных переходов; ходов, управление оборудованием, контроль, смену инструмента.

Тппотери на подготовку оборудования к работе, организованные перерывы.

Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время Топ:

Топ= То + Тв Структура оерации определяется следующими признаками:

Количеством заготовок одновременно устанавливаемых в приспособлении или на станке (одно и многоместная) я;

Количеством инструментов, используемых при выполнении операции (одно или многоинструментальная);

* Последовательностью работы инструментов при выполнении операции Выбор структуры зависит от серийности производства и принятого принципа формирования технологического процесса и технологических операций.

После уточнения структуры технологической операции определяют ее составляющие элементы: установы, позиции, вспомогательные и технологические переходы, количество инструментов и последовательность выполнения.

Одну и ту же заготовку можно обработать разными способами. Технологический прцесс обработки заготовки может содержать небольшое количество операций с применением небольшого количества оборудования, однако эта же заготовка может быть обработана на большем числе станков с большим количеством операций. В первом случае количество переходов в операциях характеризует их сложность, насыщенность, т. е. степень концентрации.

Если количество переходов, выполняемых последовательно на станке, значительно, такую организацию работы называют последовательной концентрацией технологического процесса.

Если одновременно параллельно выполняют значительное число переходов в одной операции, то такую организацию работы называют параллельной концентрацией технологического процесса. Параллельная концентрация связана с использованием многоинструментальных станков (многорезцовых, многошпиндельных.), что обеспечивает высокую производительность, применение таких станков экономично при большом выпуске изделий.

Если технологический процесс раздроблен на простейшие операции с небольшим числом переходов в каждой, то он называется дифференцированным технологическим процессом. Дифференциация применяется на отдельных этапах при недостаточном оснащении специальным оборудованием, отсутствии квалифицированных рабочих. В этом случае технологический процесс расчленен на простейшие операции, преимущественно однопереходные или двухпереходные.

4. Припуски и напуски на обработку. Методы определения припусков — табличный, расчетно-аналитический, с помощью операционных размерных цепей

Припуск — это слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки в процессе обработки для получения готовой детали. Размер припуска определяют разностью между размером заготовки и размером детали по рабочему чертежу, припуск задается на сторону.

Припуски подразделяют на общие, удаляемые в течении всего процесса обработки данной поверхности, и межоперационные, удаляемые при выполнении отдельных операций. Величина межоперационного припуска определяется разностью размеров, полученных на предыдущей и последующих операциях.

К снимаемым в процессе обработки заготовки слоям материала относятся и напуски. Однако, причиной их появления является упрощение технологического процесса получения исходной заготовки за счет упрощения ее формы и создания специальных технологических элементовуклонов и радиусов.

Установление оптимальных величин припусков имеет существенное технико-экономическое значение при разработке технологических процессов изготовления деталей машин.

В машиностроении широко применяют несколько методов определения припусков.

1. Табличный метод.

Позволяет получить значения операционных припусков по таблицам, составленных на основе обобщения и систематизации данных передовых предприятий.

Значения общих припусков приведены в стандартах на исходные заготовки — поковки, отливки.

Недостатком этого метода является то, что припуски назначают без учета конкретных условий построения технологических процессов: структур операций, особенностей работы оборудования, схем установки заготовки и размерных взаимосвязей в технологическом процессе. Опытно — статистические величины завышены, так как ориентированы на условия, где увеличенный припуск дает возможность избежать брака за счет удлинения технологического маршрута. Этот метод применим в условиях единичного и мелкосерийного производства, где не требуется углубленного анализа выполнения операций.

2. Расчетно-аналитический метод

Данный метод разработан В. М. Кованом. Согласно этому методу величина минимального припуска должна быть такой, чтобы при его снятии устранялись погрешности обработки и дефекты поверхностного слоя, полученные на предыдущих технологических переходах, а также погрешность установки заготовки, возникающая на выполняемом переходе.

Общая величина минимального промежуточного припуска Zmin равна:

Где i — индекс выполняемого технологического перехода;

— средняя высота неровностей поверхности после предшествующего перехода;

— глубина дефектного поверхностного слоя после предшествующего перехода;

— величина пространственных отклонений обрабатываемой поверхности относительно технологической базы, полученная на предыдущем переходе;

— погрешность установки заготовки;

Расчетно — аналитический метод следует применять в случаях, когда соблюдается принцип единства баз на всех операциях обработки поверхности.

3. Метод размерных цепей

Данный метод позволяет установить взаимосвязи операционных размеров, припусков, размеров детали и иных ее размерных параметров на всех стадиях обработки заготовки.

Технологический процесс обработки заготовки с размерами в продольном направлении А^i-1 и Б^i-1 включает операцию подрезки торцев 2 и 3 с выдерживанием операционных размеров Вⁱ и Аⁱ от технологической базы — торца 1 и операцию подрезки торца 1 с выдерживанием размера Аⁱ⁺¹ от базы торца 3. На этих операциях снимаются припуски. Индексы 1,2,3 соответствуют номерам обрабатываемых поверхностей.

Величины припусков и размер Б являются замыкающими звеньями размерных цепей с уравнениями:

Задаваясь минимальными значениями припусков из условия устранения следов предыдущей обработки:

И используя уравнения погрешностей размерных цепей можно найти максимальное значение припусков:

Где щZⁱ — погрешность припуска.

Где щАⁱ — погрешности составляющих звеньев в правой части уравнений,

n — количество звеньев.

5. Типы машиностроительных производств, их сравнительная характеристика

В машиностроении в зависимости от программы выпуска изделий и характера изготовляемой продукции различают три основных типа производства:

Единичное производство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска. На предприятиях с единичным типом производства применяют преимущественно универсальное оборудование с расположением его в цехах по групповому признаку (т.е. разбивкой на участки токарных, фрезерных, строгальных и т. д.) Технология производства характеризуется применением стандартного режущего инструмента и универсального измерительного инструмента.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операции различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство.

Значение коэффициента закрепления операции — отношение числа всех различных технологических операций к числу рабочих мест. Для мелкосерийного производства принимают коэффициент 20−40, для среднесерийного 10−20, для крупносерийного 1−10.

На предприятиях серийного типа производства большая часть оборудования состоит из универсальных станков, оснащенных как специальным так и универсально-наладочными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и удешевить производство.

В условиях серийного производства оборудование располагается в последовательности технологического процесса для одной или нескольких деталей, требующих одинакового порядка обработки, со строгим соблюдением принципа взаимозаменяемости.

В серийном производстве применяют также переменнопоточную форму организации работ. Оборудование располагают по ходу технологического процесса. Обработку производят партиями, причем заготовки каждой партии могут несколько отличаться размерами или конфигурацией, но допускают обработку на одном и том же оборудовании.

* Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течении продолжительного времени. Коэффициент закрепления операций в этом типе производства равен 1. Оборудование располагается по ходу технологического процесса с широким применением специализированного и специального оборудования, механизацией и автоматизацией производственных процессов при строгом соблюдении принципа взаимозаменяемости. Высшей формой массового типа производства является производство непрерывным потоком.

При непрерывном потоке передача с позиции на позицию осуществляется непрерывно в принудительном порядке, что обеспечивает параллельное одновременное выполнение операций на всех операций на технологической линии. Квалификация рабочих низкая.

6. Определение припусков и операционных размеров расчетно-аналитическим методом при обработке вала на настроенном оборудовании. Структура минимального припуска на обработку

В условиях крупносерийного и массового производства используется этот метод. Настройка производится на минимальный диаметр для валов или на максимальный диаметр для отверстий.

7. Технологичность конструкций изделий. Качественные и количественные характеристики. ТКИ, приемы повышения ТКИ

Под технологичностью конструкции изделия (ТКИ) понимается совокупность свойств конструкции, которые обеспечивают изготовление, ремонт, техническое обслуживание изделия с наименьшими затратами при заданном качестве и принятых условиях изготовления, техобслуживания и ремонта.

Отработка изделия на ТКИ представляет собой одну из наиболее сложных функций технологической подготовки производства. Обязательность отработки на ТКИ на всех стадиях устанавливается гос. стандартами.

Различают технологичность:

Производственную;

Эксплутационную;

При техническом обслуживании;

Ремонтную;

Заготовки;

Детали;

Сборочной единицы;

По процессу изготовления;

По форме поверхности;

По размерам;

По материалам;

ТКИ — комплекс требований, содержащий показатели, характеризующие технологическую рациональность конструктивных решений. Их можно разделить на две группы: качественные и количественные характеристики. К качественным показателям относятся:

Взаимозаменяемость узлов и деталей;

Регулируемость конструкции;

Контролепригодность;

Инструментальная доступность;

К количественным показателям относятся:

Основные — трудоемкость изделия, технологическая себестоимость, уровень технологичности по трудоемкости, уровень по себестоимости;

Дополнительные — относительные трудоемкости видов работ, коэффициент взаимозаменяемости, материалоемкость, энергоемкость, коэффициенты унификации, стандартизации, точности, шероховатости, и т. д.

Приемы повышения ТКН:

Максимальная унификация и стандартизация конструктивных элементов детали;

Возможность применения методов получения заготовок с наименьшими затратами;

Конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых технологических процессов ее изготовления;

Наличие конструктивных элементов, обеспечивающих нормальную работу режущего инструмента (вход и выход);

Конструкция должна обеспечивать повышенную жесткость детали, что обеспечивает ее обработку на повышенных режимах;

Удобство установки заготовки при обработке ее поверхностей;

Наличие конструктивных элементов, обеспечивающих автоматизацию заготовок на станках;

Максимальное сокращение размеров обрабатываемых поверхностей;

Возможность обработки наибольшего количества поверхностей с одного установа;

Возможность одновременной обработки сразу нескольких поверхностей Возможность обработки на проход;

Технические требования на чертеже не должны предусматривать, по возможности, особых методов и средств контроля.

8. Понятие производственного и технологического процессов (ТП). Виды ТП. Особенности проектирования группового ТП

Производственный процесс (ПП) — совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимые на данном предприятии для изготовления или ремонта ваыпускаемых изделий.

Изделие — это любой предмет, подлежащий изготовлению на предприятии.

В зависимости от назначения изделия делят на изделия основного и вспомогательного производства.

Основное производство — выпускает изделия, предназначенные для реализации.

Вспомогательное производство — выпускает изделия, предназначенные для нужд основного производства.

Детальизделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций.

Технологический процесс — часть производственного процесса б содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Технологические процессы изготовления изделий могут содержать составные части, различающиеся по методу исполнения:

Формообразование;

Обработка резанием;

Термическая обработка;

Сборка;

Сварка;

Электрохимическая и электрофизическая обработка;

Окраска;

Контроль качества продукции;

Ремонт;

По целевому назначению разделяют на проектные, рабочие, перспективные и временные.

По степени универсальности бывают:

Единичный технологический процесс — разрабатывается для изготовления или ремонта изделия конкретного наименования и типоразмера в определенных производственных условиях.

Типовой технологический процесс — проектируют для изготовления в конкретных производственных условиях типового представителя группы изделий, обладающих общими конструктивно — технологическими признаками.

Групповой технологический процесс — предназначен для изготовления или ремонта группы изделий с общими технологическими признаками на специализированных рабочих местах.

Классификационными признаками группы являются общность технологического оборудования и обрабатываемых поверхностей. По подробности описания ТП могут быть:

Маршрутные — содержат перечень операций с указанием средств технологического оснащения и технико-экономических показателей.

Маршрутно-операционные — то же что маршрутные, но с подробной разработкой документов на отдельные технологические операции;

Операционные — то же что маршрутные, но с подробной разработкой технологических документов на все операции технологического процесса.

9. Схемы расположения припусков и операционных размеров при использовании метода последовательных ходов и метода обработки на настроенном оборудовании

В условиях крупносерийного и массового производства используется метод обработки на настроенном оборудовании. Настройка производится на минимальный диаметр для валов или на максимальный диаметр для отверстий.

При обработке в единичном и мелкосерийном производстве методом пробных ходов стремятся получить наибольшие предельные размеры, что обеспечивает отсутствие неисправимого брака, а также дает максимальный запас поля допуска детали на ее износ при эксплуатации.

10. Технологическая операция, установка, позиция, переход, ход. Вспомогательный переход, ход

Технологическая операция — это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. На основе операций определяется трудоемкость изготовления изделий и устанавливаются нормы времени и расценок, определяется потребное количество рабочих, средств технологического оснащения.

Установ — часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении заготовок или собираемых сборочных единиц. Обозначение установа А, Б, В, Г и т. д.

Позиция — фиксированное положение приспособления с неизменно закрепленной в нем заготовкой относительно рабочих органов оборудования для выполнения части технологической операции.

Технологический переход — законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых при обработке или соединяемых при сборке. Сопровождается изменением состояния объекта производства.

Рабочий ход — законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно объекта производства, сопровождаемая изменением состояния объекта.

Вспомогательный переход — законченная часть технологической операции, состоящая из действий работника и оборудования. Не сопровождается изменением состояния объекта производства, но необходима для выполнения технологического перехода.

Вспомогательный ход- законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно объекта производства, и несопровождаемая изменением его состояния.

11. Алгоритм проектирования ТП изготовления деталей машин

1) анализ исходных данных; 2) поиск аналогов техпроцесса; 3) выбор исходной заготовки; 4) выбор технологических баз; 5) составление технологического маршрута обработки; 6) разработка технологических операций; 7) нормирование технологического процесса; 8) определение требований техники безопасности; 9) выбор оптимального варианта; 10) оформление техпроцесса.

12. Определение режимов резания при обработке (однои многоинструментальной)

Одноинструментная обработка.

1) Определяем глубину резания t по результатам расчета операционных припусков. При однопроходной обработке берем среднее значение припуска. Если два прохода, то за первый проход снимают 70% припуска, за второй — 30%.

2) Назначаем подачу s. Для обработки точением, сверлением, шлифованием определяют подачу на оборот заготовки S_o или инструмента, для фрезерования — подачу на зуб инструмента S_z. S_z= S_o/z, где z — число зубьев фрезы. При черновой обработке выбирают максимально допустимую подачу; при чистовой — в зависимости от требуемой точности и шероховатости обработки с учетом геометрических параметров режущей части инструмента. Определенную по нормативам или с помощью других методов (линейное программирование, симплекс-метод и т. д.) величину подачи необходимо согласовать с паспортными данными станка.

3) Определяем величину скорости резания v:

где значения коэффициентов определяем по справочникам.

4) Рассчитываем частоту n вращения заготовки или инструмента:

где v — скорость резания, м/мин; D — диаметр заготовки (инструмента) в мм.

5) Рассчитываем координатные составляющие усилия резания по формулам вида:

значения кроме t и S выбираем из справочных таблиц.

6) Проводим проверку режима резания по силовым и мощностным характеристикам станка. Для этого сравниваем полученное значение координатной составляющей Р_x усилия резания, действующей в направлении подачи, с допустимым усилием воздействия на механизм подачи Р_x^доп.

Мощность резания:

N_e=, кВт или по иным зависимостям с проверкой

N_e? N_двз,

где N_дв — мощность двигателя привода главного движения станка, з — КПД привода.

В случае, если приведенные соотношения не выдерживаются, необходимо скорректировать выбранные значения подачи и скорости резания или произвести замену технологического оборудования.

Многоинструментная обработка.

В случае параллельной обработки глубину резания и подачу для каждого из инструментов выбирают из условия их независимой работы, т. е. по методике одноинструментной обработки. Затем определяют подачу блока инструментов — наименьшую технологически допустимую подачу из выбранных значений. Скорость резания определяется по предположительно лимитирующему инструменту. Ими могут быть инструменты, обрабатывающие участки наибольшего диаметра и наибольшей длины. Для нескольких предположительно лимитирующих инструментов находят коэффициенты времени резания:

л=Lр/Lрх,

где Lр — длина резания отдельного инструмента, Lрх — длина рабочего хода всего инструментального блока.

Т=Тм/ л,

где Тм — нормированная стойкость инструмента.

По найденным значениям стойкости Т находят скорости резания для каждого из предположительно лимитирующих инструментов. Фактически лимитирующим будет инструмент с наименьшей определенной скоростью резания. Это значение принимается для работы всего блока инструментов. Далее определяется частота вращения n и проводится ее корректировка по паспорту станка. Далее рассчитываем суммарные усилия резания и мощность.

13. Технически обоснованная норма времени на выполнение операции

Технологический процесс изготовления изделия должен выполняться с наиболее полным использованием технических возможностей средств производства при наименьших затратах времени и наименьшей себестоимости изделий. Для того чтобы оценить затраты времени необходимо вести нормирование техпроцесса, т. е. иметь данные по нормам времени. Такими нормами могут быть только технически обоснованные нормы времени - установленные для определенных организационно-технических условий на выполнение части технологического процесса, исходя из полного и рационального использования технических возможностей средств технологического оснащения и с учетом передового производственного опыта.

Аналитически-расчетный метод менее трудоемок по сравнению с аналитически-исследовательским, но менее точен, так как используются нормативы для типовых организационно-технических условий, которые не идентичны конкретным рассматриваемым.

При суммарном методе нормирования труда норма времени определяется на всю операцию без расчленения ее на элементы (как это было при аналитическом методе). Опытный метод основан на использовании опыта нормировщика или мастера. Статистический метод: статистические данные о выполнении норм на аналогичные работы в прошлом и расчет по укрупненным нормативам. Сравнительный метод: сравнение с выполнявшейся ранее аналогичной операцией.

На стадии проектирования следует применять расчетно-аналитический метод с последующей корректировкой норм времени при внедрении технологического процесса в производство.

Структура штучного времени. Технически обоснованную норму времени устанавливают на каждую операцию. В крупносерийном и массовом производствах рассчитывают норму штучного времени для производства одной детали:

Т_шт=То+Тв+Тоб+Тпер,

где То — основное технологическое время (непосредственное воздействие инструмента на заготовку и изменение ее состояния), Тв — вспомогательное время, Тоб — время обслуживания, Тпер — время перерывов в работе.

То=,

где Lрх — длина рабочего хода, i — число рабочих ходов, Sминминутная подача инстр.

Тв: установка и снятие заготовки, управление механизмами технологического оборудования, вспомогательные перемещения инструмента (подвод и отвод), измерение размеров заготовки.

Сумма основного и вспомогательного времени составляет оперативное время

Топ=То+Тв

Тоб=Ттех+Торг,

где Ттех — время технического обслуживания (смена инструмента, подналадка оборудования, правка инструм., до 6% от Топ), Торг — вр. организованного обслуж. (подготовка рабочего места к началу работы, уборка стружки, чистка, смазка, 0,6…8% от То).

Тпер: регламентируемый отдых и естественные потребности, до 2,5% от Топ.

Штучно-калькуляционное время. Применяется в мелкои среднесерийном производствах, когда обработка заготовки идет периодически повторяющимися партиями:

Тш.к=Тшт+,

где Тпз — подготовительно-заключительное время (ознакомление с чертежом, получение и сдача средств тех. оснащения, сдача выполненной работы, пробная обработка).

На основе норм времени производится расчет загрузки рабочих мест, планирование подготовки производства, принимаются решения по организации производства. В частности в поточном производстве необходимо выдержать условие синхронизации операций: Тшт=кф_в

Если после расчета норм времени выявлено невыполнение этого условия, то необходимо провести корректировку технологического процесса: применить оборудование, обеспечивающее прогрессивные структуры технологических операций, изменить режимы обработки.

14. Методы и способы получения исходных заготовок деталей. Выбор оптимального варианта получения заготовок

Рациональный выбор исходной заготовки имеет большое значение для улучшения технико-экономических показателей процесса изготовления детали. При выборе З необходимо решить следующие задачи: 1) установить метод и способ получения З; 2) определить припуски на обработку каждой поверхности; 3) рассчитать размеры З; 4) разработать чертеж З.

На выбор метода изготовления исходной З оказывают влияние: физические и технологические свойства материала детали (штампуемость, литейные качества, свариваемость, способность к полимеризации), конфигурация и размеры детали.

МЕТОДЫ: 1) литье (в песчано-глинистые формы; по выплавляемым моделям; в оболочковые формы; в кокиль; под давлением; центробежное литье); 2) обработка давлением (свободная ковка на молотах и прессах; в подкладных штампах; на радиально-ковочных машинах; штамповка на молотах; на мех. прессах; на гидро прессах; с последующей чеканкой; 3) резка из сортового и профильного проката; 4) комбинированные; 5) получение металлокерамических заготовок; 6) формообразование З из неметаллических материалов.

СПОСОБ получения З определяется технологическими особенностями процесса изготовления З (режим, оборудование) и его выбор зависит от типа производства, экономичности изготовления З. Окончательное решение по выбору способа изготовления З принимают на основании экономического расчета. Критерием оптимальности должна быть минимальная величина стоимости изготовления детали:

Сд=Сз+Смо-Сотх,

Где Сз — стоимость исходной заготовки; Смо — стоимость последующей мех. обработки; Сотх — стоимость отходов при мех. обработке.

Упрощенное сравнение альтернативных вариантов на начальном этапе технологического проектирования, когда неизвестна технология изготовления детали, основывается на укрупненном расчете затрат по справочникам. Допуски размеров, массы и припуски на мех. обработку назначаются по соответствующим ГОСТам. Припуски на мех. обработку могут быть рассчитаны аналитическим способом (более точно).

15. Установка заготовок на станке, ее этапы. Понятие измерительной, технологической, настроечной баз. Правило 6 точек, теоретическая схема базирования. Классификация технологических баз

Установка заготовки состоит из 3-х этапов: 1) базирование — ориентация заготовки в системе координат станочного приспособления или непосредственно на станке; 2) закрепление заг с целью сохранения положения, достигнутого при базировании; 3) установка приспособления (ориентация + фиксация) вместе с закрепленной в нем заготовкой относительно рабочих органов станка, несущих инструмент.

Измерительная база служит для определения положения элементов конструкций заготовок и деталей. ИБ могут быть поверхности, оси, точки от которых производится отсчет и контроль координирующих размеров и величин пространственных отклонений конструктивных элементов.

Технологические базы — поверхности, их сочетания, оси симметрии элементов, точки, принадлежащие заготовке и служащие для ее базирования при выполнении технологической операции.

Настроечная база служит для определения положения режущего инструмента (для настроенного оборудования).

Правило шести точек. Для полного базирования заготовки, рассматриваемой как твердое тело, в приспособлении или непосредственно на столе станка необходимо и достаточно шести опорных точек, расположенных определенным образом на технологических базах заготовки.

Теоретическая схема базирования — схема расположения опорных точек на базовых поверхностях детали при совмещении заготовки с координатными плоскостями приспособления.

Классификация технологических баз

16. Правило единства баз. Погрешность базирования, характер ее проявления

Правило единства баз. При назначении технологических баз заготовки следует принимать в качестве технологических баз элементы детали, являющиеся измерительными базами.

В противном случае возникает е_б - погрешность базирования по заданному размеру (это правило — для настроенного оборудования). е_б численно равна погрешности размера, связывающего измерительную и технологическую базы при их несовпадении.

Рассмотрим операцию обработки паза на горизонтально-фрезерном станке. Цель операции — обработка паза с обеспечением точности размеров паза и точности размеров, определяющих его положение на заготовке. В частности, положение дна паза может быть задано как от пов-ти 1 размером Б, так и от пов-ти 2 размером С. Настройку положения фрезы целесообразно вести от настроечной базы приспособления, совпадающей с плоскостью, в которой расположены опорные точки 1, 2, 3, реализуемые опорными элементами приспособления. Настроечным является размер Сн.

Вариант 1. Положение дна паза определяется размером Б. Измерительная база 1 не совпадает с технологической базой 2. Размер Б =А-С, а его погрешность

щ_Б= щ_А+ щ_Сн

Вариант 2. Положение дна паза задано размером С. Измерительная база 1 совпадает с технологической базой 1. Размер С формируется копированием размера Сн. В этом случае:

щ_С= щ_Сн.

В варианте 1 погрешность щ_Б размера Б увеличивается на величину погрешности щ_А, связывающего базы. Возникает погрешность базирования е_б = щ_А

Для того чтобы заготовка сохраняла определенность базирования, необходимо силовое замыкание между базами заготовки и элементами станочного приспособления, т. е. закрепление заготовки. Однако при этом возникает некоторое смещение баз заготовки относительно положения, достигнутого при базировании, т. е. погрешность закрепления е_з ; она определяется как колебание положения измерительной базы относительно настроенного на размер инструмента, возникающее вследствие смещения техн. баз заготовок при их закреплении.

Смещение происходит в рез-те деформаций З, установочных элементов и корпуса приспособления. Наибольшую величину составляют контактные упругопластические деформации «у» в стыке «база З — установочный элемент приспособления»:

е_з=у=С^.Q^n.cosб,

где С — коэф, характ. вид контакта, состояние материала и микрогеометрию (шерохов., волнистость) базовых пов-тей З и приспособления. Q — усилие, приходящееся на один опорный элемент; n — показатель степени, зависящий от характера деформаций.

е_з носит случайный характер из-за колебаний усилия закрепления, твердости, шероховатости, волнистости базовых пов-тей З, состояния базовых пов-тей установочных элм приспособлений в процессе обработки партии З.

При установке приспособления с заготовкой относительно инструмента необходимо учитывать погрешность приспособления:

е_пр=f (е_изг; е_изн; е_ус),

где е_ус — погр. установки присп. на станке. При использовании одного ПР погрешность установки и изготовления — постоянные систематические величины, а погр. износа — сист. переменная величина. Эти погрешности устраняются настройкой станка. Если много ПР, то погр. приспособления — случайная величина:

е_пр=;

Де_у=.

Погрешность установки — случайная величина.

17. Основные принципы формирования технологического маршрута изготовления деталей. Определение оптимальных маршрутов обработки отдельных поверхностей деталей

1) В начале маршрута выполняется подготовка чистовых технологических баз (ТБ).

2) Маршрут делится на две части: до и после упрочняющей термообработки

3) Черновая обработка разделяется с чистовой обработкой в пространстве (разные станки) и во времени. Причина: повышенный износ оборудования и снижение внутренних напряжений между черновой и чистовой операцией.

4) В особых случаях (нежесткие детали) между черновыми и чистовыми операциями следует вводить отжиг и нормализацию для снижения уровня внутренних напряжений, появившихся после черновой операции.

5) Чем точнее поверхность или легкоповреждаемая поверхность (резьба, зуб), тем позднее они должны быть обработаны окончательно. После операции абразивной обработки в тех. маршрут необходимо заложить операцию «мойка».

6) После операции, где возможно появление заусенцев необходимо ввести операцию «зачистка заусенцев».

В маршруте должны быть предусмотрены контрольные операции: промежуточная контрольная операция вводится после тех операций, где возможно появление брака.

На каждом из этапов присутствует несколько технологических операций. Содержание операций зависит от типа производства и использования принципа формирования маршрута: концентрации и дифференциации.

Выбор маршрутов обработки отдельных поверхностей. Задачей этапа является выбор последовательности методов обработки и числа технологических переходов, необходимых для экономичного превращения поверхностей заготовки в поверхности готовой детали. Исходными данными являются: материал детали и его состояние, требование точности, предъявляемые к поверхности, способ получения и точностные характеристики заготовки. Порядок выбора следующий: 1) для каждой из пов-тей необходимо определить метод (точение, фрезерование и т. д.) и вид (черновая, чистовая и т. д.) окончательной обработки. Это обусловит назначение окончательного технологического перехода, который обеспечит характеристики пов-ти, заданные конструктором; 2) назначить промежуточные методы и виды (технологические переходы) обработки каждой поверхности. Выбор промежуточных и окончательного способов обработки целесообразно осуществлять на основе таблиц статистических данных среднеэкономических показателей точности для различных способов обработки. Для получения требуемых показателей точности поверхности детали могут быть определены несколько вариантов тех. маршрута. Окончательное решение принимается с учетом следующих факторов:

1. конфигурации детали, которой принадлежит поверхность (тело вращения, корпусная, рычаг и др.)

2. габаритов детали, ее жесткости:

3. наличия технологического оборудования (для действующего производства);

4. необходимости обработки с одного установа технологических комплексов поверхностей — поверхностей, связанных друг с другом требованиями пространственного расположения (как правило, основные и вспомогательные конструкторские базы);

5. экономических показателей вариантов — трудоемкости, себестоимости;

6. типа производства.

При назначении промежуточных способов обработки исходят из того, что каждый последующий способ должен повышать точность в среднем на один квалитет (степень). На черновых техн. переходах возможно повышение точности на 2−3 квалитета (степени).

18. Рациональная настройка на размер при выполнении обработки детали. Методы размерной настройки. Порядок настройки по эталону, по контрольным калибрам, по пробным деталям, взаимозаменяемые настройки

Размерная настройка заключается в согласованной установке РИ, рабочих органов станка, станочного приспособления с установленной в нем заготовкой в положение, которое с учетом явлений, происходящих при обработке, обеспечивает получение заданного размера или иного геометрического параметра в установленных пределах. Рациональная настройка должна обеспечивать требуемую точность обработки так, чтобы изменения и рассеяния размеров при обработке укладывались в технологический допуск.

Методы Р/настройки. В настоящее время применяются: статическая настройка; настройка по пробным заготовкам с помощью рабочего калибра и настройка с помощью универсального мерительного инструмента по пробным заготовкам.

Порядок настройки по эталону (статический метод настройки): 1) необходимое положение инструмента достигается доведением его режущих кромок до соприкосновения с соответствующими поверхностями эталона, установленного в приспособлении на месте заготовки.2) контроль положения инструмента относительно эталона производят с помощью металлических щупов, индикаторов.3) конечное положение суппорта с установленным инструментом фиксируется с помощью упора. 4) после закрепления инструмента суппорт отводят в исходное положение, эталон снимают и на его место устанавливают обрабатываемую заготовку. Многоинструментная технологическая наладка в крупносерийном и массовом производстве.

Порядок настройки по контрольным калибрам (динамический метод настройки): 1) методом пробных ходов и замеров максимально приблизить размер детали к калибру, 2) контрольная обработка 1−2 заготовок, 3) если размер находится в пределах поля допуска, то настройка считается верной. Массовое и крупносерийное производство.

Порядок настройки по пробным деталям (динамический метод настройки): 1) методом пробных ходов и замеров максимально приближают положение инструмента к настроечному, 2) обрабатывают партию заготовок с последующим измерением размеров деталей, 3) определяют фактический уровень настройки (среднее арифметическое), 4) определяют погрешность настройки как смещение центра группирования мгновенного поля рассеяния относительно размера настройки. 5) сравнивают величину погрешности настройки с заданным допуском. Допуск настройки — погрешность измерения и погрешность регулирования. 6) если погрешность находится в пределах допуска настройки, то настройка считается верной.

Взаимозаменяемые настройки.

При взаимозаменяемых настройках изношенные или вышедшие из строя по причине поломки режущие инструменты заменяют такими же без дополнительной поднастройки. Этот прием обеспечивает сокращение вспомогательного времени на замену инструмента и подналадку оборудования.

Постоянство настроечного размера достигается при неизменном координатном размере А с постоянными размерами инструмента L_Р.

Базовый размер L_Р после переточки в таком инструменте восстанавливается регулированием по концевым мерам или в специальном индикаторном приспособлении. Настройка инструмента на заданный размер осуществляется заблаговременно до установки его на станок, и поэтому она не снижает существенно производительности процесса обработки деталей.

19. Погрешности от износа инструмента и от упругих деформаций заготовки

Износ РИ происходит в результате высокого давления, температуры в зоне резания и скорости относительного перемещения контактных поверхностей инструмента и заготовки. Независимо от типа и назначения все инструменты изнашиваются по задней поверхности.

Площадка износа по задней поверхности, определяемая ее шириной h₃ обусловливает появление размерного износа И в направлении, нормальном к обрабатываемой поверхности. Следствием этого является изменение настроечной глубины t_Н и появление погрешности обработки ?И из-за износа режущего инструмента. В рассматриваемом случае она составляет на диаметр величину? И = 2И.

Характерная кривая износа инструмента по задней поверхности в условиях работы, исключающих хрупкое разрушение инструмента, показывает, что в период начального износа (участок /) происходит наиболее интенсивный износ. В это время происходит приработка режущего лезвия. Начальный износ И_Н и продолжительность работы L_Н зависят от материалов инструмента и заготовки, режима резания и качества заточки инструмента. На участке // нормального износа, величина износа И_// пропорционально пути резания L_//. Интенсивность износа на этом участке принято оценивать относительным износом И_О:

И_О= =tgб.

Величина относительного износа зависит от условий выполнения процесса резания. В справочной литературе приведены данные по И_О (мкм/км) для различных видов и условий обработки. Установлено, что существует оптимальное значение скорости резания, при которой величина И_О минимальна. Увеличение подачи приводит к существенному росту И_О, увеличение глубины незначительно увеличивает И_О. При повышении жесткости станка износ РИ заметно снижается. Участок /// катастрофического износа инструмента сопровождается выкрашиванием режущего лезвия и поломками инструмента вследствие ослабления режущего клина и роста усилий и температуры резания, действующих на инструмент. Величина

?И_Н =,

где L — длина пути резания в прогнозируемый момент. Для точения

L=,

где d и l — диаметр и длина обрабатываемой заготовки. S_o — подача на оборот. Погрешность износа? И является систематической закономерно изменяющейся в период стойкости РИ. Уменьшить величину погрешности износа можно путем повышения износостойкости инструментов: 1) оптимизацией геометрии РИ. 2) Применением спец. методов повышения износостойкости РИ (покрытия, ионная имплантация, лазерное и электроискровое легирование и т. д.). 3) Воздействием на зону резания с целью снижения ее физико-механических характеристик и, следовательно, уменьшением силовых и тепловых нагрузок на РИ.

Упругие деформации элементов замкнутой технологической системы СПИД возникают под действием усилия резания. В первую очередь будут иметь влияние деформации под действием радиальной составляющей Р_У усилия резания (это при обтачивании диаметра). Ожидаемый (настроечный) диаметр детали: d_Н= d_ЗАГ-2t_Н, где t_Н — настроечная глубина резания. В процессе резания возникает радиальное усилие Р_У, под действием которого и его реакции в радиальном направлении упруго деформируются элементы технологической системы на величины: У_СУП — деформация суппорта; У_ЗАГ — деформация заготовки; У_ПБ — деформация шпиндельного узла (передней бабки). Эти деформации ведут к изменению глубины по сравнению с настроечной на величину

?t= У_СУП + У_ПБ + У_ЗАГ.

Фактическое значение диаметра детали d_Ф составит:

d_Ф = d_ЗАГ-2(t_Н —? t_Н)= d_ЗАГ-2 t_Н +2? t_Н.

Возникает погрешность упругих деформаций элементов технологической системы? У, численно равная:

?У = 2? t_Н =2(У_ПБ +У_ЗАГ+У_СУП). ?У — случайная величина.

20. Погрешность от неточности оборудования. Суммарная погрешность обработки

Геометрические неточности станка вызывают отклонения размеров, формы и расположения обрабатываемых поверхностей. Эти погрешности полностью или частично переносятся на обрабатываемые заготовки в виде постоянных систематических погрешностей геометрических неточностей станка Д_ст. Например, в случае непараллельности «а» оси вращения заготовки траектории продольного перемещения суппорта с резцом (рис. 2.5, а) в горизонтальной плоскости возникает погрешность диаметра обтачиваемого цилиндра