Изготовление полуформ производится при помощи высоко-производительных автоматических машин.

Отливки по выплавляемым моделям, получаемым прессованием легкоплавких материалов, например, парафина со стеарином, позволяет иметь заготовки сложной формы высокой точностью (2…3 класса) с шероховатостью поверхности 4…5 класса (шлицевые валики, зубчатые колеса и т.п.).

1.4.3 Изготовление заготовок давлением

Горячая штамповка широко применяется для изготовления заготовок стальных коленчатых и распределительных валов, поворотных цапф, крестовин кардана и дифференциала, шестерен коробок передач и задних мостов и других. Штамповку ведут на прессах или молотах. Точность заготовок 7-8 классы. Штамповка заготовок коленчатых и распределительных валов на ковочных прессах на 25-45% снижает припуск на механическую обработку, в 1,5-2 раза повышает производительность труда и уменьшает штамповочные уклоны до 2-3є по сравнению со штамповкой на молотах.

Заготовки штампуют в одном или нескольких ручьях, выполненных в одном штампе. Например, штамповку распределительных валов ведут в трех ручьях. В первом ручье производится подкатка, во втором и третьем - предварительное и окончательное формообразование.

Прогрессивным способом является горячая штамповка на горизонтально-ковочных машинах (ГКМ), обеспечивающая высокое качество поковок благодаря расположению волокон в наиболее выгодном направлении.

Масса заготовок 0,1…100 кг. При этом заготовки простой фор-мы можно получить без облоя, а сложной формы с облоем не более 1% массы заготовок.

После горячей штамповки производится нормализация.

Холодная штамповка (высадка) применяется для изготовления заготовок крепежных и некоторых малогабаритных деталей. Применяется высадка с нагревом Т.В.Ч. части заготовки, например, заготовка толкателей клапанов.

Высадка осуществляется из калиброванного металла на высадочных прессах-автоматах.

Холодной листовой штамповкой в автомобилестроении изготавливают детали кузова, диски колес, масляные картеры, кожухи, колпаки и другие.

Заготовками из сортового материала являются горячекатаные прутки для обработки деталей на токарно-револьверных станках, более точные холоднотянутые (калиброванные) прутки для изготовления деталей на токарных автоматах; горячекатаные профили, гнутые профили, проволоки и другие.

Из калиброванного материала изготавливают поршневые пальцы, шкворни, ползунковые валики КПП. Точность калиброванных прутков 3-4 класс.

1.4.4 Получение заготовок другими способами

Штампосварные заготовки (картер заднего моста автомобиля ЗИЛ-130).

Изготовление заготовок из металлокерамических материалов, например, направляющих втулок клапанов двигателей ЗИЛ-130. В прессформах под давлением 500-1000 МПа при температуре ниже точки плавления основного компонента.

Железомедные, медно-графитовые и другие.

Изготовление деталей из пластмасс: прессование, литье под давлением, волочение и экструзия, напыление всевозможных деталей.

1.4.5 Понятие о припуске на обработку. Методы определения операционных и общих припусков на обработку заготовок. Определение операционных размеров и допусков

Припуском на обработку называется слой металла, снимаемый с заготовки в процессе механической обработки для получения готовой детали.

Завышенные припуски на обработку - расход металла в стружку, увеличение трудоемкости и себестоимости изготовления детали.

В то же время недостаточные припуски на обработку не обеспечивают удаления поверхностного дефектного слоя и требуемую точность и чистоту поверхности, увеличивают брак и повышают стоимость обработки.

Припуски разделяются на общие и операционные:

- общим припуском называется слой металла, удаляемый с заготовки при выполнении всех технологических переходов, определяемый разностью размеров черновой заготовки и готовой детали

- для внешних поверхностей;

- для внутренних поверхностей.

Промежуточным припуском (межоперационным) называется слой металла, удаляемый при выполнении одного технологического перехода; припуск определяется разностью размеров предшествующего и последующего переходов.

или (1.24)

(1.25)

Симметричные и асимметричные припуски.

Симметричные припуски - при обработке наружных и внутренних поверхностей вращением, а также при параллельной обработке противоположных плоских поверхностей;

Асимметричные припуски имеют место при обработке противолежащих поверхностей независимо друг от друга. Например, когда одна из противолежащих поверхностей не обрабатывается.

Припуск зависит от многих факторов: материала, размеров заготовки, способа ее изготовления, от термической обработки (обезуглероживания поверхностного слоя или деформации заготовки), от способа установки детали на станке и упругих деформаций, от ее закрепления и силы резания.

Допуск на припуск определяется разностью максимального и минимального припусков.

Допуск на общий припуск является допуском на соответствующий размер заготовки.



Рисунок 1.4.1 - Схема расположения межоперационных припусков и допусков при обработке наружных и внутренних поверхностей

Промежуточный допуск - допуск на промежуточный (операционный) припуск определяют как допустимые колебания припуска, так и размер на данной стадии обработки поверхности.

Допуски на промежуточные размеры назначают в «тело» детали от номинального размера, за который для валов принимают наибольший размер (допуск со знаком минус) и для отверстий - наименьший (допуск со знаком плюс).

Для определения припусков используют два метода:

- опытно-статистический;

- расчетно-аналитический (разработан В.М. Кованом).

- При опытно-статистическом методе допуск устанавливается по опытным данным суммарно на всю обработку, без расчета припуска по отдельным стадиям обработки.

Данные для разных видов обработки приводятся в ГОСТах, РТМ и справочниках.

Расчетно-аналитический метод позволяет определить величину припуска с учетом всех элементов, составляющих припуск. При этом предусматривается, что при каждом технологическом переходе должны быть устранены погрешности предшествующего перехода (высота неровностей поверхности, глубина дефектного поверхностного слоя, пространственное отклонение в виде коробления поверхностей, непараллельности, неперпендикулярности осей, несоосности и др.).

При расчете припусков необходимо иметь в виду, что удалению подлежит не весь поверхностный слой, а лишь верхняя дефектная часть его. Нижележащий наклепанный слой не подлежит удалению, т.к. обладает большой износостойкостью по сравнению с нижележащими слоями.

, (1.26)

где - высота микронеровностей;

- глубина дефектного поверхностного слоя;

- пространственные отклонения;

- погрешность установки;

(1.27)

- погрешность базирования;

- погрешность закрепления.

Симметричный припуск

(1.28)



Рисунок 1.4.2 - Поверхностный слой при обработке наружной (а)и внутренней (б) поверхностей

А - удаляемая дефектная часть поверхностного слоя;

В - неудаляемая часть поверхностного слоя (наклеп и переходная зона);

С - нормальная структура металла.

При обработке наружных и внутренних поверхностей вращения:

(1.29)

При расчете припусков по приведенным формулам необходимо иметь в виду, что в ряде случаев некоторые составляющие не должны учитываться, (полирование - учитывается только высота неровностей).

Промежуточные размеры заготовок по всем технологическим переходам от готовой детали до размеров исходной (черновой) заготовки определяются с учетом промежуточных припусков, установленных расчетом.

; ; ; ; (1.30)

- допуск на предшествующий размер,

- допуск на выполняемый размер.

(1.31)



Рисунок 1.4.3 - Схема заготовки с наименьшим и наибольшим припусками на обработку поверхности

Установление припусков на разные стадии обработки поверхности целесообразно производить с последней операции обработки, приняв исходные размеры готовой детали.

Максимальный общий припуск на обработку будет равен сумме максимальных промежуточных припусков

(1.32)

Рисунок 1.4.4 - Припуски и размеры при обработке вала.

Расчетно-аналитический метод расчета припусков относится к области обработки деталей способом автоматического получения размеров и может быть использован для случаев обработки способом индивидуального получения размеров. При этом погрешность установки необходимо заменить погрешностью выверки заготовки соответствующим способом.

1.5 Экономичность механической обработки

1.5.1 Краткая характеристика различных типов станков. Метод агрегатирования станков

По степени автоматизации станки можно разделить на несколько групп:

- универсальные станки с ручным управлением - часть технической операции, связанная с изменением состояния, формы и качества обрабатываемой заготовки, выполняется станком, а холостые ходы и управление последовательностью элементов рабочего цикла - рабочим с помощью кнопок, рукояток, маховиков, штурвалов и т.д.;

- универсальные автоматы и полуавтоматы характеризуются высокой производительностью и значительными возможностями многостаночного обслуживания; совмещение позиций в универсальных многошпиндельных токарных автоматах, поэтому длительность холостых ходов цикла будет равна наиболее продолжительной из них, а не сумме;

- специализированные и специальные автоматы и полуавтоматы используются только в массовом производстве при изготовлении деталей, которые длительное время остаются неизменными; специализированные для обработки узкой группы однотипных деталей, специальные - для одной конкретной детали;

- агрегатные станки - компонуются из типовых механизмов и узлов; станкостроительные заводы могут, комбинируя унифицированные узлы, создавать агрегатные станки различного технологического назначения;

- станки с числовым программным управлением (ЧПУ) - высокая мобильность и повышение степени автоматизации.

Если в автоматах и полуавтоматах носителями программ являются кулачки, копиры или упоры, то в станках ЧПУ программа задается с помощью кодированной информации на магнитной ленте, перфоленте, считывается и преобразуется электронной системой.

Наиболее характерными являются многооперационные станки с ЧПУ и автоматической заменой режущих инструментов, получившие название обрабатывающие центры.

Автоматические линии:

- синхронные автоматические линии - обрабатываемые детали во время обработки передаются от станка к станку без транспортирования в магазины-накопители или бункера; станки в линии связаны жестким транспортом и образуют прямоточную линию (неветвящуюся) или отдельные секции линии с ветвящимися потоками;

- несинхронные автоматические линии - каждый станок имеет бункер или магазин-накопитель для хранения обрабатываемых заготовок и автоматическое загрузочно-разгрузочное устройство; благодаря гибкой связи станки в линии могут работать независимо.

По типу применяемого металлорежущего оборудования автоматические линии бывают из универсальных, агрегатных, специализированных и специальных станков:

- автоматические линии из универсальных станков - автоматов и полуавтоматов; такие линии создаются на базе поточных линий оснащением их автооператорами (загрузка и выгрузка заготовок), транспортерами (межстаночное транспортирование), подъемниками, накопителями и другими целевыми механизмами, а основные механизмы остаются неизменными;

- автоматические линии из агрегатных станков получили широкое применение в крупносерийном и массовом производстве, на них обрабатывают заготовки деталей различной формы и размеров; линии собирают из унифицированных узлов и механизмов (агрегатов); в линиях унифицированы шаговые транспортеры, транспортеры отвода стружки, поворотные столы, кантователи, пульты управления; насосные станции нормализованы;

- автоматические линии из специализированных станков применяют также в крупносерийном и массовом производстве; эти линии состоят из станков, выпускаемых серийно, они предназначены для обработки нескольких однотипных заготовок деталей;

- автоматические линии из специальных станков используют при изготовлении деталей, конструкции которых стабильны в течение длительного времени; они являются комплексными, охватывают обработку резанием, контроль, сборку, смазку и упаковку; эффективны при массовом производстве.

Роторные линии: заготовки транспортируются от одной рабочей позиции к другой вращающимися транспортными роторами и обрабатываются в каждой рабочей позиции ротора при непрерывном его вращении.

1.5.2 Основные критерии оптимизации выбора станка

Выбор экономически наиболее выгодного оборудования призводят по следующим критериям:

- наименьшего срока окупаемости;

- наименьшей суммы приведенных годовых затрат;

- наивысшего коэффициента сравнительной экономической эффективности;

- наибольшего годового экономического эффекта.

- срок окупаемости, (1.33)

где и - капитальные вложения по базовому и внедряемому варианту;

и - себестоимость годовой продукции обрабатываемой на базовом и внедряемом оборудовании

- коэффициент экономической эффективности (1.34)

При сравнении нескольких вариантов (более двух) увеличивается количество и сложность расчетов. Лучший вариант выбирается по наименьшей сумме затрат:

- минимум;

- минимум;

- капитальные вложения по каждому варианту;

- себестоимость продукции за год по тому же варианту;

- нормативный срок окупаемости в годах;

- нормативный коэффициент эффективности.

При сравнении нового оборудования с действующим рекомендуется определять экономию приведенных затрат .

(1.35)

и - себестоимость годовой продукции по действующему и новому вариантам;

- дополнительная экономия от использования действую-

щего оборудования (главным образом за счет дополнительного увеличения выпуска продукции вследствие уменьшения доли условно-постоянных расходов);

- капитальные вложения по новому варианту;

- накопленная сумма амортизационных отчислений по

действующему оборудованию.

При передаче высвобождаемого оборудования другому пред-

приятию дополнительную экономию можно подсчитать по упрощенной формуле

(1.36)

- восстановительная стоимость действующего оборудования учетом морального и физического износа.

Размер годовой экономии от внедрения станка новой модели

(1.37)

- годовая программа, на которую рассчитано новое

оборудование.

Следует иметь в виду, что для каждого метода обработки экономическая точность ниже максимальной технологически достижимой точности.

1.5.3 Определение оптимальных режимов резания

Режимы резания определяются глубиной резания , подачей и скоростью резания . Значения , , влияют на точность и качество получаемой поверхности, производительность и себестоимость обработки.

(1.38)

- постоянная, характеризующая условие обработки, материал заготовки, глубину резания и подачу;

- стойкость режущего инструмента;

- показатель стойкости инструмента ().

По этой формуле рассчитывают режим резания при одноинструментальной обработке.

Существует пять вариантов многоинструментальной обработки:

- обработку ведут последовательно рядом инструментов, которые работают независимо один от другого; при смене инструмента изменяют и режимы резания;

- обработку производят параллельно действующими комплексами инструментов, каждый из которых работает независимо от других с различными режимами резания (многошпиндельные сверлильные агрегатные головки);

- обработку заготовок осуществляют комплексом инструментов, закрепленных в одном или нескольких блоках (например, державках или оправках); инструменты блока имеют единую подачу, но разные скорости резания в зависимости от размера обрабатываемой поверхности; длительность работы каждого инструмента различна; это характерно для многорезцовых токарных полуавтоматов, токарно-револьверных станков;

- комплекс инструментов в блоке имеет единую минимальную подачу, но работает с разными скоростями; случай характерен для многошпиндельных сверлильных, расточных и продольно-фрезерных станков;

- комплекс инструментов работает с одинаковой скоростью резания, но с разной подачей (продольно-строгальные станки).

В первых двух случаях режимы резания устанавливаются по методике одноинструментальной обработки.

Для остальных - по каждому блоку находят наименьшую лимитирующую технологически допустимую подачу. Далее выбирают лимитирующий по скорости резания инструмент.

выбирают по таблицам.

Кроме того, выбор режимов резания производят по нормативам с учетом требуемой точности обрабатываемой поверхности, внося в них уточнения, если это вызывается особенностями формы и веса детали, мощностью станка и т.д.

Глубина резания назначается в зависимости от припуска на обработку, а подача - в зависимости от жесткости станка и требуемой шероховатости поверхности.

1.5.4 Анализ экономичности применения различных типов режущего, измерительного инструментов. Экономический анализ технологических процессов и выбор оптимального варианта

Выбор режущего инструмента и оценка экономического эффекта от его использования основываются на принципе сопоставления затрат и экономии, возникающих при его применении.

Величина снижения себестоимости одной детали зависит от количества деталей обработанных одним инструментом и стоимости инструмента.

(1.39)

и - себестоимость изготовления одной детали инструментами 1-го и 2-го типов;

и - стоимость инструментов 1-го и 2-го типов;

и - количество деталей, обработанных инструментами

1-го и 2-го типов.

Экономический эффект определяется как произведение на максимальное количество деталей, изготавливаемых в течение года:

(1.40)

Условие определяющее рентабельность применения инструмента выражается зависимостью: ,

где - величина годовых затрат на эксплуатацию инструмента данного типа.

Аналогично производится оценка эффективности применения измерительного инструмента.

Технологический процесс обработки резанием может быть разработан в двух-трех вариантах. Выбор наиболее эффективного варианта производится по технико-экономическому сравнительному анализу.

Операция технологического процесса является его основным расчетным элементом. Время, затрачиваемое на выполнение операции, называется нормой времени, служит критерием целесообразности построения операции для конкретных условий. Норма времени определяется по формуле:

, мин, (1.41)

где - основное технологическое время;

- вспомогательное время;

- время технического и организационного обслуживания рабочего места;

- время перерывов на отдых и естественные надобности рабочего;

, (1.42)

где - расчетная длина обработки (длина резания, величина

врезания и перебега инструмента);

- подача, мм/мин.;

- число проходов.

Оперативное время:

(1.43)

- берется в процентах к оперативному времени.

Время перерывов на отдых также берется в процентах от оперативного времени. Тогда штучное время будет равно

, мин (1.44)

Норма выработки:

(1.45)

Сменная норма выработки:

, (1.46)

где - продолжительность рабочей смены, ч.

Норма времени и норма выработки являются основными критериями оценки станочной операции и характеризуют производительность труда. Определив штучное время для разных вариантов операции, можно сопоставить их по производительности.

В условиях обработки детали партиями нужно учитывать затраты подготовительно-заключительного времени .

, (1.47)

где - число деталей в партии.

Коэффициент основного времени: , служит сравнительной характеристикой вариантов аналогичных операций.

Для характеристики процесса изготовления детали в целом с учетом метода получения заготовки можно применить коэффициент использования материала:

, (1.48)

где - масса готовой детали;

- масса заготовки.

Чугунное литье в земляные формы при машинной формовке по металлическим моделям

- корпусных деталей - ;

- втулок и гильз - ;

- небольших шкивов и маховиков - .

Штамповка на молотах стальных рычагов и вилок ; валов с фланцами и ступенчатых валов ; зубчатых колес с обрабатываемым зубом ; гладких валиков с центральным отверстием .

Важным показателем при составлении вариантов разрабатывае-мого технологического процесса механической обработки деталей является трудоемкость

, (1.49)

где - число операций в технологическом процессе.

Характеристикой сопоставляемых вариантов технологического процесса по суммарным затратам живого и овеществленного труда служит себестоимость детали. Для сравнительного анализа можно пользоваться цеховой себестоимостью детали.

Заработная плата:

, (1.50)

где - заработная плата в единицу времени по операциям.

Цеховые накладные расходы берутся в процентах к заработной плате .

Себестоимость детали в совокупности с другими технико-экономическими показателями, позволяет выбрать оптимальный вариант.

1.6 Технологичность изделия

1.6.1 Классификация и определение показателей технологичности конструкции изделия. Методические основы оценки технологичности конструкций изделий

Качество современного изделия характеризуется большим разнообразием свойств, одним из которых является технологичность.

Технологичность по рассматривается как совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения, при обеспечении установленных значений показателей качества, в принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

Таким образом, технологичная конструкция наряду с высокими эксплуатационными качествами должна обеспечить минимальные трудоемкость, материалоемкость и себестоимость изделия.

Технологичность конструкции оценивают посредством системы показателей, которая включает: основные показатели; дополнительные показатели - технико-экономические и технические; уровень технологичности конструкции по трудоемкости и по себестоимости изготовления.

К основным показателям технологичности относятся трудоемкость изготовления изделия и технологическая себестоимость, определяемая суммой затрат на выполнение технологических процессов изготовления изделия без учета покупных изделий.

В технологическую себестоимость входят: стоимость материалов, заработная плата производственных рабочих, расходы на энергию и ее носители, стоимость технического обслуживания, ремонта и амортизации оборудования, инструмента, приспособлений, смазочных, обтирочных, охлаждающих материалов.

К технико-экономическим показателям относятся относительная и удельная трудоемкости, относительная и удельная себестоимости и др.

К техническим показателям относятся коэффициенты:

- унификации изделия;

- стандартизации изделия;

- применения типовых технологических процессов;

- использования материалов;

- точности обработки;

- шероховатости поверхности и другие.

Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления - отношение достигнутой трудоемкости изготовления изделия к базовому показателю трудоемкости изготовления.

Уровень технологичности конструкции по себестоимости изготовления - отношение достигнутой технологической себестоимости изготовления изделия к базовому показателю технологической себестоимости.

Наиболее совершенным показателем технологичности конструкции является стоимость изготовления изделия, дающая полную характеристику технологичности конструкции.

Если оценка технологичности конструкции по основным показателям не дает полного представления об исследуемом изделии, то сравнение ведется дополнительно по вспомогательным показателям оценки на технологичность.

1.6.2 Технологичность конструкции исходя из условий сборки

Технологичность сборочной единицы - совокупность свойств конструкции сборочной единицы, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке ее производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте, а также обеспечении технологичности изделия, в состав которого она входит.

При отработке конструкции на технологичность необходимо стремиться к минимальному количеству деталей в сборочной единице.

Технологичная конструкция изделия должна обеспечить независимую и параллельную сборку без пригонки отдельных деталей и агрегатов. Это решается за счет более удачной разбивки изделия на самостоятельные сборочные единицы и агрегаты.

Удобство в сборке можно достичь рядом конструктивных приемов, которые приводятся ниже.

Рисунок 1.6.1 - Монтаж ступенчатого валика с корпусом

а) нетехнологично

б) технологично

При сборке в серийном и массовом производстве не следует допускать механической обработки по доделке отдельных деталей.

Технологичность конструкции с позиций сборки должна отвечать типу производства.

Слишком жесткие требования усложняют сборку и обработку резанием, а расширение допусков может привести к снижению эксплуатационных показателей машины. Оптимально решить этот вопрос можно с помощью размерного анализа.

Рисунок 1.6.2 - Фиксирование деталей при сборке

а) нетехнологично;

б) технологично.

Рисунок 1.6.3 - Соединение деталей с помощью проставных втулок

Соединение детали с валом с помощью сегментной шпонки более технологично, чем призматической шпонкой.

Фиксирование шлицевыми соединениями является технологичным способом.

Фиксирование гаек и болтов осуществляется контргайками, пружинными шайбами, разводными шплинтами, отгибными шайбами и другие



Рисунок 1.6.4 - Монтаж вала на подшипниках качения (технологично)

При монтаже червячных и зубчатых конических передач регулировка зазора в зацеплении осуществляется регулировочными прокладками.

1.6.3 Технологичность конструкции исходя из условий обработки резанием

Форма детали должна быть по возможности простой, чтобы не требовалось изготавливать специальные инструменты сложной конструкции или разрабатывать специальные процессы для обработки этой детали.

Рисунок 1.6.5 - Конструкция детали с отверстием со шлицами

а) нетехнологично;

б) технологично.



Рисунок 1.6.6 - Конструкция корпуса с отверстиями под валы

а) нетехнологично;

б) технологично.

1.6.4 Технологичность литых заготовок

При разработке конструкции литой детали необходимо обеспечить плоский разъем модели, что упрощает применение машинной формовки. Внутренние стенки отливки должны быть тоньше внешних стенок, поскольку последние быстрее остывают. Необходимо избегать скоплений материала на пересечении стенок, выступах или приливах, т.к. они способствуют образованию усадочных раковин.

1.6.5 Технологичность деталей из пластмасс

При разработке деталей из пластмасс следует избегать поднутрений, затрудняющих извлечение деталей из прессформ. Наличие поднутрений требует применения различных матриц, боковых объемных знаков и других устройств, резко повышающих стоимость изготовления и эксплуатации прессформы.

Детали из пластмасс не должны иметь острых углов и кромок. Не допускаются резкие переходы в сечениях детали, т.к. они могут вызвать коробление, а в некоторых случаях и образование трещин из-за неравномерной усадки.

Не рекомендуется армировать тонкостенные детали из пластмасс.

Если конструкцией детали предусмотрены ребра жесткости, то их следует располагать по направлению, совпадающему с направлением прессования. Открытые торцы детали следует усиливать буртиками по всему периметру торца - это предохранит деталь от возможного растрескивания.

1.7 Проектирование технологических процессов механической обработки

1.7.1 Проектирование технологических процессов обработки деталей машин

Основной задачей разработки технологических процессов является обеспечение при заданной программе выпуска деталей высокого качества при минимальной себестоимости.

Исходные данные для разработки технологического процесса:

- рабочий чертеж детали и чертеж сборочной единицы;

- программа выпуска деталей;

- чертеж заготовки;

- сведения об оборудовании, необходимом для изготовления

детали;

- вспомогательные материалы: стандарты и нормали на

режущий и мерительный инструмент; нормали и альбомы приспособлений; руководящие материалы, нормативы и

справочная литература по расчету припусков на обработку, по выбору режимов резания и другие.

Разработка технологического процесса состоит из двух стадий:

- составление плана (маршрута) операций;

- разработка операций процесса.

В первой стадии производится разделение технологического процесса на отдельные операции и последовательность их выполнения, степень концентрации операции на основе выбора установочных баз, оборудования, приспособлений и т.д.

Разделяя техпроцесс на черновые, чистовые и отделочные операции, выявляют наиболее ответственные поверхности, требующие многократной обработки поверхности, которые целесообразно обрабатывать совместно с другими или допускающими обработку в отдельной операции и т.п.

Учитывается место выполнения термической обработки, предусмотренной чертежом детали.

Термообработка производится с целью:

- снятия внутренних напряжений в материале заготовки и улучшения их обрабатываемости;

- для получения механических свойств детали, заданных рабочим чертежом.

Для достижения требуемой точности деталей необходимо стремиться к минимальному числу операций после термической или химико-термической обработки с тем, чтобы избежать погрешностей, связанных с установками и базированием деталей.

Во второй стадии подробно разрабатывают отдельные операции процесса:

- выбирают станок;

- определяют операционные размеры и допуски;

- выбирают приспособления и инструмент;

- определяют режимы резания;

- производят нормирование операции.

Контроль размеров деталей в мелкосерийном производстве осуществляется универсальным мерительным инструментом, штангенциркулем, микрометрами, индикаторами и т.п. В массовом производстве применяются калибры, специальные контрольные приборы и приспособления, в том числе для активного контроля.

Выбор режимов резания производят по нормативам с учетом требуемой точности обрабатываемой поверхности, внося в них необходимые уточнения.

Технологический процесс оформляется в соответствии с единой системой технологической документацией ЕСТД - ГОСТ 3.1102-70.

1.7.2 Типизация технологических процессов. Особенности проектирования техпроцессов при поточно-автоматизированном производстве

Содержание числа технологических процессов и разработка общих принципов их проектирования могут быть осуществлены на основе типизации технологических процессов, базирующихся на классификации деталей по конструктивно-технологической однородности. Под классификацией деталей понимается сведение в группы и классы деталей, близких по своей конструктивно-технологической однородности - размеру, величине выпуска, способу заготовки, форме, точности и общности способа их изготовления.

Под типизацией техпроцесса понимается создание принципиальных технологических процессов изготовления всех деталей данного класса, являющихся основой для разработки оптимального технологического процесса изготовления конкретной детали этого класса в различных производственных условиях.

Классификация всех деталей по А.П. Соколовскому содержит 15 классов: 1) валы; 2) втулки; 3) диски; 4) эксцентриковые детали; 5) крестовины; 6) рычаги; 7) плиты; 8) шпонки; 9) стойки; 10) угольники; 11) бабки; 12) зубчатые колеса; 13) фасонные кулачки; 14) ходовые винты и червяки; 15) мелкие крепежные детали.

Применительно к машинам среднего размера известна классификация Ф.С. Демьянюка, состоящая из шести классов: 1) корпусные детали; 2) круглые стержни; 3) полые цилиндры; 4) диски; 5) некруглые стержни; 6) крепежные детали.

Пять первых классов по размерам деталей разделяют на четыре группы: а) крупные; б) средние; в) небольшие; г) мелкие.

В автоматической поточной линии рабочие зоны смежных станков связаны между собой транспортирующими устройствами и в каждой зоне работает загрузочное устройство или иной механизм, обеспечивающий установку и снятие обрабатываемой детали. Это обуславливает некоторые дополнительные требования к операциям технологического процесса.

- каждая операция должна быть рассчитана на выполнение только в одну установку детали;

- все переходы операции должны быть однопроходными.

1.7.3 Особенности проектирования технологических процессов обработки деталей на станках с программным управлением

В процессе проектирования операций на станках с ЧПУ необходимо стремиться к максимальной концентрации выполняемых в них технологических переходов, что ограничивается погрешностями обработки от перераспределения напряжений, а также возможностями станков (числом координат, кинематикой перемещений, количеством устанавливаемого режущего инструмента).

Специфичным для станков с ЧПУ является выбор исходной точки, или привязка систем координат детали (СКД) и инструмента (СКИ) к системе координат станка (СКС). Под исходной точкой понимается положение исполнительного органа, из которого он начинает перемещаться по программе. Ее координаты определяются относительно нулевой точки станка. Нулевая точка станка - это положение начала его координатной системы. В станках с ЧПУ принята правосторонняя прямоугольная система XYZ. Ось Z всегда направлена параллельно оси вращения шпинделя. Положительное направление совпадает с направлением выхода сверла из детали. Ось Y направлена перпендикулярно плоскости направляющих, которые параллельны оси Z . Ось X перпендикулярна плоскости ZY. Вращение вокруг осей X, Y, Z обозначают соответственно А, В, С. Если станок имеет несколько суппортов, шпинделей и т.д., то перемещения обозначаются U, V, W, а вращения D и Е.

СКД служит для задания опорных точек траектории взаимного перемещения заготовки и инструмента. Под опорными точками понимаются точки, в которых изменяются либо скорость, либо направление перемещения.

Кодирование операции выполняют по инструкциям, входящим в состав техдокументации на станок. Кодом называется система числовых и буквенных символов и символов знаков, комбинациями которых может быть однозначно выражена информация, составляющая программу обработки. В СНГ принят международный код ISO-7вit.

Информацию кодируют по кадрам. Под кадром подразумевается фраза кодирования, законченная по смыслу, с той особенностью, что в ней не повторяются слова.

Под словом подразумевается какая-либо функция, выполняемая станком.

Кадр имеет единую структуру NGXYZUVWABCFSTMLE

где:

N - номер кадра;

G - подготовительная функция;

X,Y,Z,U,V,W,A,B,C - геометрическая информация о перемещениях;

F,S,T - технологическая информация о подаче, частоте вращения шпинделя и номере инструмента;

M - вспомогательная функция;

L,Е - конец кадра (перевод строки).

Состав кадра может меняться, т.е. могут быть пропущены отдельные слова.

В некоторых оперативных установках ЧПУ, например, «Электроника НЦ-31», кадр состоит из одного слова.

Создание системы автоматизированного проектирования техно-логического процессов (САПР ТП) базируется на формальном представлении всей совокупности процессов инженерной деятельности во время разработки ТП. Функционирование любой вычислительной системы представляет собой взаимодействие трех основных частей: технической, программной и информационной.

Основные принципы, лежащие в основе САПР ТП:

- САПР ТП - это человеко-машинная система, в которой для автоматизации деятельности специалистов-технологов имеется информационно-вычислительная система;

- САПР ТП - это открытая развивающаяся система, т.е. созданный вариант системы может быть расширен;

- как любая проектирующая система САПР ТП основана на принципах иерархии; блочно-модульный принцип создания вычислительной системы сохраняется на всех уровнях разработки ТП;

- САПР ТП состоит из совокупности информационно согласованных подсистем, с помощью которых можно получить законченные решения, т.е. в процессе разработки ТП идет обмен информацией, отдельные блоки вычислительной системы функционируют в строго определенной последовательности и только при наличии информации от решения задачи на предыдущих шагах проектирования.

Состав и виды обеспечения САПР:

- информационное обеспечение - совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования;

- математическое обеспечение - математические методы, моде-ли и алгоритмы;

- программное обеспечение - совокупность программ, реализующих алгоритмы, методы и модели принятия решений;

- лингвистическое обеспечение - совокупность языков формального описания алгоритмов решения, термины, определения, правила формализации естественного языка, представления методик, например, разработка ТП;

- организационно-методическое обеспечение - документы, определяющие состав видов обеспечения вычислительной системы, описание ввода САПР в эксплуатацию, формы представления результатов проектирования.

1.8 Основы проектирования приспособлений

1.8.1 Назначение приспособлений и классификация приспособлений. Основные элементы приспособлений

Станочными приспособлениями называют устройства, помещаемые на станке и предназначенные для установки и закрепления обрабатываемых заготовок или режущих инструментов.

Приспособления для установки и закрепления режущего инструмента называют вспомогательным инструментом.

Все приспособления можно разделить на три группы: универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные приспособления являются приспособлениями общего назначения, не требующими наладки, и применяются для обработки различных деталей: патроны, люнеты, центры, поводковые устройства, используемые при обработке на токарных и шлифовальных станках, тиски, поворотные столы, делительные устройства к фрезерным станкам и другие.

Специализированные приспособления относятся к числу универсальных приспособлений, требующих переналадки для обработки различных по форме и размерам деталей.

Универсальные и специализированные приспособления обычно нормализуются. В связи с этим переналаживаемые приспособления подразделяются на универсально-наладочные и универсально-сборные приспособления.

В универсально-наладочных приспособлениях переналадка производится при помощи дополнительных или сменных элементов, например, сменных кулачков патронов, сменных губок к тискам, поворотных стоек и других.

Универсально-сборные приспособления состоят целиком из нормализованных узлов и деталей.

Специальные приспособления предназначаются для одной определенной операции по обработке данной детали и изготавливаются единицами, реже два экземпляра.

Универсальные приспособления проектируются и изготавливаются станкостроительными заводами, в то время как проектирование и изготовление специальных приспособлений осуществляются самим предприятием, производящим автомобили.

Элементы приспособлений:

- установочные;

- зажимные;

- силовые устройства для привода зажимов;

- направляющие для режущего инструмента;

- делительные;

- корпусные;

- вспомогательные и крепежные.

Установочные элементы - основные и вспомогательные. Основные определяют положение детали относительно режущего инструмента, вспомогательные - придают дополнительную жесткость или устойчивость во избежание деформаций, прогиба и вибрации.

Штыри, опорные пластины, призмы, пальцы.

Зажимные элементы:

- винтовые;

- эксцентриковые;

- клиновые;

- рычажные.

Это простые зажимные устройства.

Комбинированные, называемые прихватами, представляют собой сочетание нескольких простых зажимов, например, винтовых зажимов с рычажными или клиновыми.

По виду привода зажимные устройства делятся на ручные, механизированные и автоматизированные.

В механизированных силовых приводах винтовые и эксцентриковые зажимы не применяются, используются комбинации рычажных и клиновых.

Наиболее распространенные приводы: пневматические, гидравлические и пневмогидравлические.

Пневматические: поршневые и диафрагменные одностороннего и двустороннего действия.

Элементы для направления инструмента.

В приспособлениях для обработки отверстий сверлами, зенкерами и развертками на сверлильных станках, а также при растачивании отверстий резцами, установленными в борштанге, или резцовыми головками на расточных станках в качестве направляющих элементов применяют кондукторные втулки (постоянные, сменные и быстросменные).

Делительные устройства состоят из делительной плиты и фиксатора. В делительной плите по числу позиций имеются отверстия или пазы, в которые входит фиксатор.

Корпуса приспособлений предназначены для монтажа всех элементов приспособления. Должны быть жесткими.

Вспомогательные элементы: выталкиватели, опорные ножки корпусов, ручки, направляющие шпонки, различные крепежные детали.

1.8.2 Универсально-сборные приспособления

В замкнутой системе станок - приспособление для детали - обрабатываемая деталь - режущий инструмент - приспособление для инструмента - станок, коротко в системе обработки (рисунок 1.8.1), конечными звеньями являются деталь и инструмент, приспособления служат промежуточными звеньями, а станок объединяет все звенья в единую систему.

Универсально-сборные приспособления состоят из набора нормализованных деталей, из которых можно компоновать различные приспособления в мелкосерийном производстве. После использования приспособления его разбирают и детали сдают на склад; затем из них могут быть собраны новые компоновки.

Детали основного набора разбиваются на следующие группы:

Рисунок 1.8.1 - Схема системы обработки

- базовые детали (квадратные и прямоугольные плиты, планшайбы, базовые угольники, кольца), лицевая сторона которых снабжается Т - образными пересекающимися пазами;

- корпусные и опорные детали (призмы, угольники, подкладки и опоры различной конфигурации), также снабженные Т-образными пазами, прорезями и отверстиями для выполнения различных компоновок;

- установочные детали (шпонки, пальцы, переходные втулки, фиксирующие штыри);

- направляющие детали (кондукторные втулки, кондукторные планки, колонки, валики);

- прижимные детали (прихваты различных типов и другие детали);

- детали для крепления элементов УСП (винты, болты, шпильки резьбовые, гайки, шайбы);

- разные детали (рукоятки, планки, эксцентрики, пружины );

- нормализованные неразборные узлы (регулируемые по высоте опоры, зажимы, делительные устройства).

1.8.3 Методика проектирования и основы расчета приспособлений

При проектировании технологического процесса намечают принципиальные схемы конструкций специальных приспособлений.

Конструирование станочного приспособления целесообразно начинать с изучения рабочих чертежей детали и заготовки, технологического процесса и чертежа наладки на операцию, для которой проектируется приспособление станка, после этого определяют тип и размер установочных элементов, их количество и взаимное положение. Затем устанавливают место приложения сил зажима и определяют величину их по силам резания, которые известны из технологического процесса.

Исходя из времени на зажим и разжим заготовки, ее конфигурации и точности, а также места приложения и величины силы зажима, устанавливают тип зажимного устройства и его основные размеры. После этого выбирают тип и размеры деталей для направления и контроля положения режущего инструмента, а также выявляют необходимые вспомогательные устройства.

Проектирование приспособления начинают с нанесения на лист контуров заготовки. В зависимости от сложности схемы приспособления вычерчивают несколько проекций заготовки. Проектирование общего вида приспособления осуществляют методом последовательного нанесения отдельных его элементов вокруг контура заготовки: установочных элементов (опор), зажимных устройств, деталей для направления инструмента и вспомогательных устройств. Затем определяют контуры корпуса приспособления.

Производят расчет сил зажима и на прочность детали приспособления, проверяют корпус на жесткость.

1.9 Технологические процессы обработки типовых деталей

1.9.1 Корпусные детали

Корпусные детали служат для размещения в них отдельных сборочных единиц и деталей. Детали этого класса характеризуются сложной формой. У них нет простых и надежных поверхностей, которые могли бы служить базами при установке их в станочных приспособлениях для обработки. Поэтому обработка и транспортирование корпусных деталей от станка к станку происходит, как правило, в специальном приспособлении - спутнике.

Технологическими базами при обработке часто используют плоскость и два точных отверстия. Базы остаются неизменными на протяжении всего технологического процесса обработки заготовки, что обеспечивает высокую точность обработки и позволяет использовать на всех операциях приспособления однообразной конструкции. Если базовые поверхности корпусной детали не имеют достаточной протяженности или на ней отсутствуют базовые отверстия, то создают дополнительные (технологические) площадки с отверстиями на них и деталь обрабатывают от этих баз.

Для обработки корпусных деталей широко используют автоматические линии, на которых выполняются разнообразные механические операции резанием - фрезерование, протягивание, сверление, нарезание резьбы, растачивание, хонингование и другие. Кроме обработки резанием на автоматических линиях выполняют отдельные сборочные операции (запрессовка втулок, затягивание болтов), промывку, испытание и контроль.

Корпусные детали изготавливают главным образом в виде отливок из серого и ковкого чугуна или из алюминиевых сплавов, а также они бывают штампосварными.

Габаритные размеры и масса литых корпусов, материал и способ получения заготовок являются важными характеристиками, определяющими толщину стенок деталей.

Штампосварные детали по сравнению с отливками из чугуна имеют меньшие габаритные размеры и массу, они компактнее. Отдельные части штампосварной детали могут быть изготовлены из различных конструкционных материалов: наиболее нагруженные - из высокопрочных легированных сталей, менее нагруженные - из малолегированных или углеродистых сталей. В качестве частей штампосварных деталей могут быть использованы сортовой и фасонный прокат, штампованные части и отливки.

Конструктивные формы и размеры корпусных деталей автомобилей весьма разнообразны. Поэтому технологические процессы их изготовления также различны.

Цельнолитые корпуса обладают высокой жесткостью, большой массой и габаритами. Такую конструкцию применяют в автомобилях большой грузоподъемности. Картера задних мостов таких автомобилей изготавливают из литейных сталей, а кожухи полуосей - из стальных труб; картеры автомобилей небольшой грузоподъемности - из ковких чугунов.

Заготовки цельнолитых картеров изготавливают литьем в сырые песчаные формы, полученные машинной формовкой по металлическим моделям.

Точность отливок по 17 квалитету. Обработка резанием таких заготовок требует значительных затрат из-за больших припусков и громоздкости конструкции.

Штампосварные корпуса применяют в автомобилях средней и малой грузоподъемности, а также в малолитражных легковых автомобилях. Эта конструкция имеет малые габариты и массу, а также более высокий коэффициент использования металла. Недостатки: относительно малая жесткость, более высокая трудоемкость изготовления и стоимость. Для повышения жесткости картера приваривают ребра или диски жесткости, косынки и другие.

Толщина кожуха, состоящего из 2-х половин, 3,5…9,5 мм.

Комбинированные картеры используют в легковых автомобилях среднего класса и грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности. Центральной частью этой конструкции является корпус главной передачи. Его изготавливают отливкой из ковкого чугуна. Корпус имеет рукава, в которые запрессованы трубы кожухов полуосей.

Преимуществом комбинированных корпусов является компактность конструкции и возможность использования для отдельных частей его разных конструкционных материалов.

К недостаткам следует отнести сравнительно малую жесткость из-за многочисленных соединений его частей, что приводит к необходимости увеличивать толщину стенок и протяженность посадочных поверхностей.

Несмотря на различие в конструкциях картеров задних мостов (ведущих мостов), требования к точности размеров, шероховатости основных сопрягаемых поверхностей и точности их расположения можно представить в виде некоторых обобщенных данных:

- точность обработки шеек цапф под подшипники качения и сальники ступиц колес грузовых автомобилей по 6-7 квалитету, шероховатость Ra = 1,25мкм;

- точность отверстий под подшипники в штампосварных и комбинированных картерах легковых автомобилей по 6-7 квалитету, шероховатость Ra = 1,25мкм;

- точность отверстия корпуса главной передачи в центральной части цельнолитых и штампосварных картеров грузовых автомобилей - 8-9 квалитеты;

- точность отверстий под посадку труб полуосей в цельнолитых картерах - 7-8 квалитеты, шероховатость Ra = 2,5мкм;

- сносность отверстий под посадку труб - 0,05мм;

- непараллельность привалочной плоскости корпуса главной передачи оси полуосей не должна превышать 0,1 - 0,15 мм на длине 300 мм.

На ВАЗе для сварки и механической обработки резанием заготовок картеров задних мостов используют комплекс автоматических и автоматизированных линий, который состоит из трех потоков:

- сварка половин картера с двух сторон на 8-позиционной автоматической линии под флюсом;

- 15-позиционная автоматическая линия для механической

обработки;

- 9-позиционная линия - соединение двух фланцев с картером (кожухами полуосей), двух кронштейнов крепления нижних штанг и амортизаторов задней подвески и других деталей и сварку их под слоем флюса.

Полная обработка резанием заготовки заднего моста в сборе (с приваренными фланцами, крышкой и усилителями) производится на 29-позиционной линии.

После этого они транспортируются на сборочный участок.

Заготовку корпуса коробки передач автомобилей «Жигули» изготавливают из алюминиевого сплава литьем под давлением.

Механическая обработка производится на двух потоках. Каждый поток состоит из двух автоматических линий с жесткой транспортной системой:

- 18-позиционная автоматическая линия; обработка резанием заготовки осуществляется на двухсторонних агрегатных станках;

- 29-позиционная линия с жесткой транспортной системой

состоит из семи специальных многошпиндельных одно-двусторонних горизонтальных фрезерных, сверлильных и расточных станков, с 13-ю рабочими позициями.

Обработанные полностью корпуса коробки передач поступают на мойку и контроль, а затем по приводному рольгангу транспортируются на автоматизированную линию сборки.

1.9.2 Круглые стержни и диски

Исходя из конструктивного подобия деталей типа круглые стержни, общая схема построения технологического процесса обработки заготовок этих деталей может быть представлена следующим образом:

- изготовление первичной заготовки из прутка или трубы, горячая штамповка или литье;

- базирование заготовки при обработке резанием по центровым отверстиям или по поверхностям шеек;

- токарная обработка с поворотом заготовки;

- при обработке длинных валов предварительное обтачивание или шлифование шеек под люнеты;

...