Основы конструирования

электронный учебно-методический комплекс

Назад | На главную | Содержание | Поиск на странице | Печать | E-mail | Далее

4.2. Порядок проектирования технологических процессов
обработки основных поверхностей деталей

Для правильного построения технологического процесса обработки основных поверхностей детали необходимо иметь исходные данные, определяющие необходимость применения тех или иных методов обработки.

Рабочий чертёж детали, подлежащей изготовлению, должен быть исполнен с исчерпывающей полнотой и отвечать следующим требованиям:

• чертёж должен иметь достаточное количество проекций и разрезов, позволяющих иметь правильное представления о форме детали;
• на чертеже должны быть обозначены все допуски на размеры детали либо в форме отклонении от номинальных размеров, либо в форме условных обозначений посадок и классов точности;
• для всех поверхностей, подлежащих механической обработке, на чертеже должна быть указана чистота поверхности в виде условного обозначения качества и показателя чистоты обработки;
• чертёж должен давать указание о материале детали, его твёрдости и термической обработке, что имеет значение для правильного назначения режимов резания;
• на чертеже должны быть указания о количестве деталей, подлежащих установке на каждую машину, и особые требования к обработке (например, необходимость местной термической обработки и т. п.);
• на чертеже должны быть приведены все технические условия изготовления, определяющие точность геометрической формы поверхностей, точность их взаимного расположения и особые условия (точность соблюдения веса, необходимость сортировки на группы по размерам или другим признакам и т. п.), а также условия, которые должны быть обеспечены для правильной сборки деталей в узлы.

Производственная программа. При современном многообразии средств производства (наличие станков различных типов и различной производительности), а также возможности применения различных методов обработки (использование однопозиционных и многопозиционных приспособлений или приспособлений с непрерывно вращающимся столом, станков с ЧПУ и т. п.), при проектировании технологического процесса необходимо учитывать количество деталей, подлежащих изготовлению в определённый промежуток времени.

Данные о заготовке. Составляя план механической обработки, необходимо принимать во внимание метод получения заготовки (литьё, штамповка, прокат и т. п.) и точность её, как фактор, определяющий припуски, подлежащие снятию в процессе обработки. Желательно иметь чертёж заготовки с техническими условиями на её изготовление, так как расположение и размеры уклонов штамповок и литья необходимо учитывать при проектировании приспособлений для механической обработки.

Немаловажное значение имеют расположение литников и выпоров на отливках и термическая обработка, проводимая в заготовительных цехах перед механической обработкой, как факторы, определяющие «обрабатываемость» материала.

Типаж оборудования. Эти данные предопределяют возможность применения того или иного процесса обработки. Например, при проектировании технологического процесса учитывают использование действующего на предприятии оборудования или необходимость приобретения новых станков соответствующей номенклатуры.

Данные о технологической оснастке. Они характеризуют технологическую оснащённость производства и предопределяют качественную сторону разрабатываемого технологического процесса, на выбор которого оказывают существенное влияние степень точности и чистота поверхности обрабатываемой детали. Повышение требований к качеству поверхностей деталей, подлежащих механической обработке, неминуемо ведёт к изменению характера технологии, т. е. к увеличению количества операций, переходов и проходов по их обработке, а нередко и к применению специальных отделочных операций, направленных не на снятие материала, а на придание поверхности высшей степени точности по линейным размерам, геометрии или чистоте.

Первостепенным фактором являются также и технико-экономические показатели, которые всегда должны быть положены в основу проектирования любого технологического процесса.

Эти показатели должны учитывать, при каких условиях с соблюдением всех требований чертежа обработка детали будет осуществлена с наименьшими затратами.

Прежде чем приступить к составлению технологического процесса, необходимо тщательно ознакомиться с системой простановки размеров на чертеже, определяющих взаимное расположение обрабатываемых поверхностей. Простановка размеров на чертеже в значительной степени предопределяет выбор установочных баз и последовательность обработки, так как в первую очередь обрабатывают те поверхности, от которых определяется большое число других поверхностей.

После выбора установочных баз и технологического маршрута производят расчёт припусков, в результате которого с учётом заданной точности и чистоты поверхности определяют необходимые переходы, находят промежуточные размеры заготовки по всем переходам от готовой детали до чёрной заготовки, устанавливают допуски на межоперационные размеры в пределах заданного параметра точности.

В процессе расчёта припусков выявляется целесообразность раздельного выполнения черновой и чистовой, а в ряде случаев и получистовой обработки.

При разделении процесса на черновые и чистовые операции каждая поверхность детали получает окончательную форму и размер не сразу, а претерпевает изменения постепенно, параллельно с подобными же изменениями, которым подвергаются другие поверхности. Каждая поверхность обрабатывается несколько раз на разных операция. Каждая предшествующая операция подготавливает поверхность к обработке на последующей операции. При переходе от одной операции к другой точность поверхности постепенно повышается, возрастает и точность её расположения относительно других поверхностей детали.

Целесообразность деления процесса на черновые и чистовые операции объясняется следующим.

При обработке каждой данной поверхности нельзя избежать некоторого искажения ранее обработанных поверхностей из-за перераспределения внутренних напряжений в детали при снятии припуска и вследствие закрепления детали при обработке. Если какую-либо поверхность высокой точности сразу же обработать окончательно, то она в результате перераспределения внутренних напряжений, вызванного обработкой других поверхностей, неизбежно потеряет свою точность. Кроме того, эта поверхность может быть повреждена при закреплении детали, а также при транспортировке детали с операции на операцию. Искажения под влиянием внутренних напряжений тем меньше, чем тоньше снимаемый слой материала. При чистовой операции, то есть при окончательной обработке, снимаются небольшие припуски, и деталь уже не может получить существенных искажений. Особенно важно делить процесс на черновые и чистовые операции при обработке маложёстких деталей.

Разделение процесса позволяет рационально использовать не только оборудование, но и особенности различных методов обработки. Например, черновой обработкой удаляется большая часть общего припуска, но при этом не требуется высокая точность; стало быть, черновая обработка может выполняться на станках, позволяющих снимать стружки большего сечения. Окончательную же обработку, назначение которой сообщить детали заданную точность, можно производить на других станках и другими методами, обеспечивающими эту точность. Например, черновую и чистовую обработку цилиндрических поверхностей можно выполнить на токарных станках, а окончательную – на шлифовальном, и в целом достичь наилучших результатов, как по производительности, так и по точности.

Заготовки с небольшими припусками, достаточно жёсткие, прошедшие термическую обработку для снятия внутренних напряжений, можно обрабатывать сразу же начисто, если объём обработки невелик и не требуется особой точности. При обработке корпусных деталей деление на черновые и чистовые операции нередко оказывается нежелательным из-за трудностей установки таких деталей на станке. Однако, если требования к точности обработки высоки, то и в этих случаях неизбежно разделение операций на черновые и чистовые.

При составлении плана обработки детали, прежде всего, решают вопрос о числе и содержании операций технологического процесса. При этом можно исходить из двух различных принципов: принципа концентрации и принципа дифференциации операций. Первое направление характеризуется стремлением сосредоточить в одной операции обработку возможно большего числа поверхностей. Пределом концентрации является выполнение всей обработки детали в одну операцию. Второе направление, наоборот, предусматривает разукрупнение обработки и упрощение каждой операции путём увеличения их числа. Пределом дифференциации является разделение технологического процесса на такие операции, каждая из которых будет состоять только из одного простого перехода.

При концентрации операций уменьшается число установок детали, что существенно: в случаях обработки тяжёлых или громоздких деталей и в случаях, когда необходимая точность взаимного расположения поверхностей проще достигается при обработке с одного установа (например, концентричность поверхностей вращения). Сокращается число приспособлений, необходимых для установки и закрепления детали, и появляется возможность использовать станки повышенной производительности (многорезцовые, многошпиндельные, станки с ЧПУ и др.).

При дифференциации упрощается наладка оборудования, появляются возможности использования малоквалифицированных рабочих и наивыгоднейшие режимы резания в каждом переходе.

Одним из главных факторов, определяющих наивыгоднейшие условия дифференциации операций, является производственная программа или размер партии деталей. Обычно стремятся разбить обработку детали на такие операции, чтобы за каждым станком можно было закрепить только одну операцию. Если программа мала и для удовлетворительной загрузки оборудования приходится закреплять за одним станком несколько операций, то концентрация операций позволяет уменьшить число переналадок станков, упростить планирование и сократить объём межоперационной транспортировки деталей. Если же, наоборот, программа столь велика, что даже при значительной дифференциации операций выполнение многих из них требует несколько станков на каждую операцию, то становится выгодным концентрировать операции с целью использования более производительного и даже специального оборудования.

Важным вопросом обеспечения точности изготовления детали является выбор установочной поверхности для обработки детали на первой операции. Эта операция предназначена для обработки той поверхности, которая в дальнейшем будет служить технологической базой для всего процесса.

Многие детали после окончания механической обработки имеют поверхности как обработанные, так и оставшиеся «чёрными», то есть не обработанными. Взаимное расположение всех обработанных поверхностей соответствует заданной точности, так как вся обработка их проведена от одной технологической базы. Таким образом, обработанные поверхности детали представляют собой как бы единую систему, имеющую точную взаимную увязку. Поверхности, которые не подвергались механической обработке (остались «чёрными»), также взаимно увязаны между собой. Следовательно, поверхности необработанные образуют в данной детали как бы вторую систему взаимно увязанных между собой поверхностей.

С целью обеспечения заданной точности размеров и геометрических форм детали при разработке технологического процесса обычно ставится задача взаимной увязки между собой обработанных поверхностей детали с поверхностями необработанными.

Эта увязка может быть достигнута в том случае, если деталь на операции обработки базовых (технологических) поверхностей будет установлена в приспособлении по тем поверхностям, которые в окончательно обработанной детали останутся «чёрными». Действительно, в этом случае поверхности являются технологической базой, а следовательно, и все остальные обработанные поверхности окажутся увязанными с поверхностями, оставшимися «чёрными».

Таким образом, при выборе технологических баз необходимо руководствоваться следующими положениями:

• база для обработки должна быть обработана с точностью, обеспечивающей получение деталей требуемого качества. Точность обработки базовых поверхностей должна быть в 2 … 3 раза выше точности обработки тех поверхностей, которые обрабатываются от этих баз;
• технологические базы по возможности должны являться одновременно конструктивными, а также контрольными базами;
• при необходимости особенно точно выдержать допуск на расположение обрабатываемой поверхности в качестве установочных необходимо выбирать те поверхности, от которых должны выдерживаться заданные размеры, или обрабатывать их за один установ;
• выбранные установочные поверхности должны не допускать деформации детали, которые могут быть вызваны действием силы зажимов или усилий резания, а также обеспечить простоту конструкции и дешевизну изготовления приспособления;
• при обработке поверхности, выбранной в качестве технологической базы, следует устанавливать деталь по поверхности, которая остаётся «чёрной» в окончательно обработанной детали. Если таких поверхностей несколько, то деталь устанавливают по той из них, которая должна иметь наименьшее смещение. При обработке базовой поверхности детали кругом её установка производится по той поверхности детали, которая имеет наименьший припуск на обработку. Вся дальнейшая обработка ведётся от обработанных базовых поверхностей.