Проектирование технологических процессов механической обработки

Основным результатом деятельности инженера-технолога является разработка технологических процессов механической обработки и оформление на них технологической документации. Создание этих процессов является задачей, которая может иметь несколько вариантов решения. Поиск рационального решения связан с учетом разнообразных факторов.

6.1 Факторы, влияющие на технологический процесс

Основными факторами, которые оказывают влияние технологический процесс, являются:

- размеры, форма и точность размеров исходной заготовки, методы ее получения;

- форма, размеры и материал изделия;

- точность размеров, формы и расположения поверхностей изделия, шероховатость поверхности;

- размер производственной программы, т.е. количество изделий и сроки изготовления в заданном количестве;

- тип и методы работы производства;

- технологичность конструкции изделия;

- выбор баз при механической обработке;

- технологическое оснащение производства (оборудование, оснастка, инструмент, расходные материалы);

- производственные затраты.

Учет влияния этих и других факторов на технологический процесс становится возможным после изучения соответствующих разделов дисциплин по технологии машиностроения.

Исходные данные для проектирования технологических процессов

Исходные данные для проектирования технологических процессов включают базовую, руководящую и справочную информацию.

Базовая информация включает комплект рабочей конструкторской документации на изделие и программу его выпуска.

Программой выпуска продукции по ГОСТ 14.004 - 83 называется установленный для данного предприятия перечень изготовляемых изделий с указанием объема выпуска по каждому наименованию на планируемый период времени.

Руководящая и справочная информация включает документацию на действующие технологические процессы, стандарты по ЕСТД, паспортные данные на оборудование, оснастку, инструмент, методическую и справочную документацию по расчетам припусков, режимов резания, норм времени на механическую обработку, требования по технике безопасности и. т. д. Иными словами исходными данными для проектирования технологического процесса механической обработки детали являются: чертеж детали, технические условия к нему, объем выпуска изделий, сроки изготовления в заданном объеме, условия действующего и вновь создаваемого производства, а также весь набор технических и технологических средств доступных проектировщику.

Порядок разработки технологических процессов механической обработки

Технологические процессы на механическую обработку проектируются в следующей последовательности:

1. Анализ технологичности конструкции.

2. Определение типа производства и метода его работы.

3. Выбор метода получения заготовки, определение ее формы и размеров.

4. Выбор методов и этапов обработки поверхностей.

5. Разработка технологического маршрута с синтезом операций, выбором оборудования, способов базирования и закрепления заготовки.

6. Проведение размерного анализа с определением припусков и технологических размеров.

7. Расчет режимов резания с выбором режущего инструмента.

8. Техническое нормирование технологического процесса.

9. Оформление технологической документации.

Последующие разделы содержат основные сведения, которые необходимы для проектирования технологических процессов механической обработки.

Анализ технологичности конструкции изделия

Технологичностью конструкции изделия по ГОСТ 14.205 - 83 называется совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению определенных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Иными словами технологичность– это совокупность свойств изделия, обеспечивающих его простое, качественное, экономичное изготовление и эксплуатацию. Отработка конструкции на технологичность ведется на всех этапах проектирования и производства изделия. Однако ее основная часть должна быть выполнена при проектировании. Конструктору необходимо быть технологом. В то же время оценка технологичности конструкции при разработке технологического процесса обязательна, т.к. квалификация технолога в области проектирования технологических процессов, как правило, выше, чем у конструктора. Оценка технологичности конструкции на стадии производства является проверкой эффективности конструкторских и технологических решений. Эта оценка позволяет устранить имеющиеся недостатки, внести изменения в конструкцию изделий, вскрывает резервы для дальнейшего повышения технологичности конструкции.

Анализ технологичности конструкции является сложной задачей, успешное решение которой, существенно зависит от опыта и квалификации исполнителей. Круг вопросов, который затрагивается при этом, довольно широк. Подробное их изложение представлено в специальной литературе. Рассмотрим ряд рекомендации по изменению конструкции изделий некоторых типов для повышения их технологичности при механической обработке.

Корпусные детали

К этим деталям относятся рамы, станины, корпуса и. т. д., которые сложны и разнообразны по конструкции. Они являются базовыми деталями сборочных единиц и служат опорой для прочих узлов и деталей, объединяя их в законченную конструкцию. Наиболее известным представителем класса таких деталей является корпус редуктора зубчатых передач. Рассмотрим некоторые примеры требований к технологичности корпусных деталей.

Обрабатываемые плоскости рекомендуется располагать на одном уровне, что позволяет обрабатывать эти поверхности за один рабочий ход без остановки и настройки станка на другой размер (Рис. 7.1).

Деталь, показанная на рис.7.2; а имеет глухой паз с выступом (бобышкой) на дне. Недостаток конструкции детали заключается в том, что для обработки бобышки в размер по высоте, можно использовать только вертикально-фрезерный станок, а также фрезу, диаметр которой меньше ширины паза. Кроме того, при обработке каждой детали необходимо фрезу ввести в паз, настроить станок для обработки бобышки в размер по высоте, затем вывести фрезу из паза. Эти действия увеличивают затраты времени на обработку детали.

Если размер бобышки по высоте будет больше глубины паза, т.е выступать из него, то обработку бобышки можно вести концевой фрезой любого диаметра, использовать кроме вертикально-фрезерного станка, горизонтально-фрезерный станок, а также вести обработку деталей с одной настройки станка по методу автоматического получения размеров, что повышает производительность.

Межосевые расстояния отверстий небольшого диаметра в корпусных деталях необходимо задавать так, чтобы была возможность их обработки на многошпиндельных станках (рис.7.3). Многошпиндельная сверлильная головка для вертикально сверлильного станка показана на рис. 5.2. Она предназначена для одновременной обработки нескольких отверстий за один рабочий ход. В конструкции такой головки предусмотрена возможность изменения межосевого расстояния шпинделей . Эти расстояния при обработке должны быть равными межосевым расстояниям отверстий детали . Если межосевые расстояния отверстий, будут больше минимальных межосевых расстояний шпинделей, которые можно обеспечить конструкцией сверлильной головки, то рекомендуется, увеличить межосевых расстояний отверстий до минимальных межосевых расстояний шпинделей.

На рис.7.4 представлена конструкция детали с соосными отверстиями.

Эти отверстия используются для установки подшипников. Поэтому к отклонениям от соосности этих отверстий предъявляются повышенные требования.

Растачивание отверстий выполняют на горизонтально расточных станках (рис.7.5). Горизонтально-расточный станок имеет неподвижную стойку 1, на которой установлена шпиндельная бабка 2 с планшайбой 3 и выдвижным шпинделем 4. На направляющих станины расположены продольный и

поперечный суппорта 5 с поворотным столом 6, а также люнет 7 для крепления борштанги.

Борштанга с резцом устанавливается в шпиндель консольно или закрепляется свободным концом в люнете. Планшайба и шпиндель имеют раздельное вращение. Растачивание отверстий производится вращением шпинделя с перемещением его вдоль своей оси. Если участок между этими отверстиями имеет меньший диаметр, то сначала растачивают отверстие с одной стороны, затем деталь поворачивают и растачивают отверстие с другой стороны. Когда поворот детали осуществляется со сменой установа, то при растачивании отверстий возникает погрешность в виде отклонения от соосности. Изменение положения детали поворотом стола повышает точность, т.е. отклонение от соосности уменьшается, но увеличивает время обработки из-за его затрат на поворот стола. Растачивание отверстий на проход за один установ полностью исключает погрешность в виде отклонения от соосности. Поэтому для повышения технологичности конструкции необходимо, чтобы диаметр участка между отверстиями был больше диаметра отверстий.

На рис.7.6 представлена конструкция детали, при обработке которой необходимо получить точный размер между внутренними торцовыми поверхностями. Этот размер обеспечивается подрезкой торцов на горизонтально-расточном станке. Для выполнения данной операции на планшайбе станка имеется специальный суппорт, который работает от индивидуального привода с радиальной подачей за счет перемещения по направляющим планшайбы.На суппорт устанавливается оправка с резцом. Движение резания производится вращением планшайбы. Подрезка внутренних торцевых поверхностей является сложной операцией. Чтобы исключить подрезку этих поверхностей и обеспечить размер между ними, целесообразно установить в отверстия детали втулки по посадке с натягом.

На рис.7.7 представлена деталь, отверстия в которой обрабатываются на горизонтально-расточном станке.

Если поверхности с отверстиями расположены наклонно, то при обработке этих отверстий на горизонтально-расточном станке необходимо использовать приспособление, в котором заготовка устанавливается так, чтобы оси отверстий располагались горизонтально. Проектирование и изготовление такого приспособления связано с дополнительными трудозатратами. Кроме того каждое отверстие необходимо будет растачивать отдельно со сменой установа. Поэтому для повышения технологичности такой конструкции целесообразно располагать поверхности с отверстиями вертикально.

При установке заготовок на станке необходимо обеспечить их устойчивое положение. Для этого опорные поверхности заготовки должны иметь достаточные размеры. Опорная поверхность заготовки, представленной на рис. 7.8,б имеет небольшие размеры, поэтому ее положение при обработке плоскостей бобышек является неустойчивым. Повысить устойчивость заготовки можно за счет изменения ее конструкции, дополнив ее элементами с опорными поверхностями.

При проектировании деталей с раздельными опорными поверхностями целесообразно использовать конструкцию с тремя опорами (рис. 7.9). Высота опор из-за погрешностей размеров может быть неодинаковой. Поэтому при большем количестве опор деталь, при установке на плоскость, будет опираться на три точки, причем каждый раз на разные, что создает неопределенность положения детали при закреплении.

П

При сверлении отверстий необходимо обеспечивать вход и выход инструмента перпендикулярно поверхности, что исключает его поломку. Поэтому поверхности с уклонами необходимо предварительно обработать так, как показано на рис.7.10.

На рис.7.11,б представлена деталь с фланцем, отверстия на котором расположены близко к корпусу детали. Для сверления этих отверстий необходимо использовать сверло большой длины, которая может не соответствовать стандарту. Для использования стандартного сверла целесообразно увеличить между осями отверстий на фланце (рис.7.11,а).

Валы и оси

По конструкции валы и оси могут быть гладкими, ступенчатыми, полыми и сплошными. На валах и осях размещаются зубчатые колеса, шкивы, подшипники. Базовым элементом валов и осей является геометрическая ось, относительно которой, в основном, производится нормирование точности элементов этих деталей. Примерами требований к технологичности валов и осей являются:

1. Точные валы и оси необходимо обрабатывать в центрах с поводковым патроном.

2. Там, где возможно, следует применять гладкие оси и валы. Это позволяет использовать при изготовлении точный калиброванный прокат, что уменьшает трудозатраты на механическую обработку.

3. Ступенчатые валы и оси необходимо проектировать с минимальным перепадом диаметров ступеней, т.к. при этом снижается концентрация напряжений на участках перехода от одной ступени к другой и повышается сопротивление усталости.

4. Для валов, подвергаемых закалке токами высокой частоты (ТВЧ), острые кромки элементов в зоне нагрева следует притупить, чтобы избежать их оплавления из-за более высокой скорости и температуры нагрева.

5. При закалке ступенчатых валов ТВЧ рекомендуется оставлять незакаленными участки перехода от одной ступени к другой с галтелями, чтобы снизить концентрацию напряжений и уменьшить вероятность появления закалочных трещин.

6. При обработке валов на многорезцовых токарных полуавтоматах длину ступеней следует выбирать одинаковой или кратной длине наименьшей ступени. В этом случае вал можно будет обрабатывать по длине за один рабочий ход (рис.7.12).

7. Заготовку для валов с фланцем на конце целесообразно получать высадкой на горизонтально-ковочных машинах, штамповкой или сваркой, что снижает трудоемкость механической обработки и расход металла.

Втулки

Детали типа втулок и колец применяют в качестве муфт, распорных элементов и опор для валов. Втулки могут иметь резьбовые, шлицевые поверхности, а также буртики и канавки на наружной и внутренней поверхностях.

При конструировании деталей этого класса рекомендуется:

1. Для обеспечения соосности внутренних и наружных поверхностей следует обрабатывать эти поверхности за один установ.

2. Не рекомендуется применение глухих отверстий, расположенных с двух сторон втулки т.к. обработка таких отверстий производится за два установа, а при смене установа возникает отклонение от соосности.

3. Не рекомендуется применение внутренних канавок малого диаметра с точными размерами.

4. Втулки со шлицами рекомендуется выполнять сквозными, чтобы обеспечить свободный выход режущего инструмента и использовать протягивание (рис.7.13,а).

5. Не рекомендуется использовать прерывистые поверхности со шлицами, что позволяет уменьшить количество ударов по режущему инструменту при врезании (рис.7.13,в).

Требования к технологичности для других типов изделий (рычагов, зубчатых колес и. т. д.) можно найти в специальной литературе.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: