Принципы проектирования технологических процессов
Цель проектирования ТП механической обработки - подробное описание процессов изготовления детали с необходимыми технико-экономическими расчетами и обоснованиями принятого варианта. В основу проектирования технологических процессов положены два принципа:
1. Первый принцип технический – технологический процесс должен обеспечивать качество изделия.
2. Второй принцип экономический – технологический процесс должен обеспечивать минимальную себестоимость изделия.
В соответствии с техническим принципом - спроектированный ТП должен полностью обеспечить соблюдение всех требований рабочего чертежа и технических условий на изготовление данного изделия. ТП должен выполняться с наиболее полным и правильным использованием всех технических возможностей оборудования, инструментов и прочих средств технологического оснащения.
В соответствии с экономическим принципом изделия должны быть изготовлены с минимальными затратами труда и издержками производства при наименьшей затрате времени и наименьшей себестоимости изделия. Эффективность и рентабельность проектируемого ТП выявляют по всем элементам, из которых ТП складывается, либо определяют расчетом по укрупненным показателям.
Оптимизация ТП заключается в том, что в установленный промежуток времени необходимо обеспечить выпуск требуемого количества изделий заданного качества при возможной минимальной себестоимости их изготовления. В простейшем случае оптимизируют основные лимитирующие операции, в более сложных случаях - все операции. В качестве целевых функций при оптимизации чаще всего принимают достижение минимальной себестоимости изделия, реже - достижение наибольшей производительности или наивысшего качества и др.
Из имеющихся вариантов технологических процессов изготовления одного и того же изделия предпочтение отдают наиболее производительному и рентабельному. При равной производительности сопоставляемых вариантов выбирают наиболее рентабельный, а при равной рентабельности - наиболее производительный.
Последовательность технологического проектирования
Задача разработки технологического процесса изготовления детали заключается в нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от заготовки к готовой детали. Выбранный вариант должен обеспечивать требуемое качество детали при наименьшей ее себестоимости.
При разработке технологического процесса изготовления детали используют чертежи сборочной единицы, в состав которой входит деталь, чертежи самой детали, сведения о количественном выпуске деталей, стандарты на полуфабрикаты и заготовки, типовые и групповые технологические процессы, технологические характеристики оборудования и инструментов, различного рода справочную литературу, руководящие материалы, инструкции, нормативы.
Технологический процесс разрабатывают либо с привязкой к действующему, либо для создаваемого производства. В последнем случае технолог обладает большей свободой в принятии решений по построению технологического процесса и выбору средств для его осуществления.
Процесс технологического проектирования содержит ряд взаимосвязанных и выполняемых в определенной последовательности этапов. Этапы разработки технологического процесса приведены на рисунке 1.
Рис. 1. Этапы разработки технологического процесса
К ним относятся:
– анализ исходных данных и технологический контроль чертежа;
– определение типа и организационной формы производства;
– выбор вида исходной заготовки и способа ее получения;
– выбор вида технологического процесса;
– выбор технологических баз и схем базирования заготовки;
– выбор способов обработки поверхностей заготовки;
– проектирование (разработка) маршрута обработки;
– разработка структуры операций;
– выбор средств технологического оснащения (оборудования, приспособлений, вспомогательной оснастки, режущих и измерительных инструментов);
– расчет и назначение режимов обработки;
– расчет и назначение припусков и операционных размеров;
– определение норм времени;
– определение квалификации работы и профессий рабочих;
– разработка мероприятий по обеспечению требований техники безопасности и производственной санитарии;
– технико-экономическая оценка технологического процесса;
– оформление технологической документации.
Разработку технологических процессов начинают с изучения и технологического контроля исходных данных (чертежей, описаний, технических условий и прочей конструкторской документации), а также программных заданий на выпуск изделия. По этим материалам знакомятся с назначением и конструкцией изделия, его техническими характеристиками, требованиями к качеству, сроками его изготовления и условиями эксплуатации.
Дальнейшая работа включает следующие этапы:
Определяют возможный тип производства (единичное, серийное или массовое).
С учетом установленного типа производства анализируют технологичность конструкции изделия и разрабатывают мероприятия по ее повышению. Отработку изделия на технологичность считают обязательным этапом технологического проектирования.
Выбирают, а затем подтверждают соответствующими расчетами наиболее технологичный и экономичный метод получения заготовки.
Подбирают эффективные способы и последовательность обработки поверхностей, определяют технологические базы.
Составляют технологический маршрут обработки детали. Для каждой операции предварительно подбирают оборудование и технологическую оснастку, определяют величину припусков на обрабатываемые поверхности.
Уточняют структуру и степень концентрации операций: устанавливают содержание и последовательность выполнения всех переходов. Для каждой операции окончательно выбирают режущий, вспомогательный, контрольно-измерительный инструмент и приспособления.
Устанавливают необходимые режимы резания и настроечные размеры, а также рассчитывают составляющие силы и моменты сил резания.
Проверяют соответствие подобранного оборудования по мощности приводов, прочности его механизмов и степени загрузки.
Выполняют аналитические расчеты прогнозируемой точности обработки и шероховатости функциональных поверхностей.
Производят техническое нормирование операций, устанавливают квалификацию исполнителей, определяют экономичность и эффективность спроектированного технологического процесса.
Разрабатывают комплект необходимой технической документации.
В процессе разработки технологических процессов для конкретных деталей объем всего комплекса проектных работ и содержание отдельных этапов могут уточняться и изменяться. Несколько взаимосвязанных этапов могут объединяться в один общий, может меняться последовательность их выполнения.
Анализ исходных данных
Располагая конструкторской документацией на изделие, необходимо ознакомиться с назначением и конструкцией предмета труда, а также с требованиями его изготовления и эксплуатации. Одним из основных документов для решения задач на данном этапе являются сведения о программе выпуска изделия, которые используют при выборе типа производства.
Другой основной документ – архив производственно-технической документации – дает возможность получить необходимые сведения о производственных условиях, в которых намечено выполнять технологический процесс (средства технологического оснащения, площади, транспортные средства и др.).
Исходную информацию для разработки ТП подразделяют на базовую, руководящую и справочную.
Базовая информация - это данные, содержащиеся в чертежах и технических условиях на изготовление и приемку изделия, а также объем программного задания и срок его выполнения (по этапам).
Руководящая информация содержит закрепленные государственными и отраслевыми стандартами требования к технологическим процессам и методам управления ими, к оборудованию и оснастке, документацию на действующие единичные, типовые и групповые ТП, производственные инструкции, документацию по технике безопасности и промышленной санитарии, материалы по выбору технологических нормативов (режимов обработки, припусков, норм расхода материалов) и др.
Справочная информация состоит из описаний прогрессивных методов изготовления, каталогов, паспортов, справочников, альбомов компоновок средств технологического оснащения, планировок производственных участков и пр.
Основными исходными данными для проектирования технологических процессов являются:
1) рабочий чертеж детали;
2) программа выпуска;
3) справочная и нормативная литература.
Разработку технологического процесса необходимо начинать с анализа рабочего чертежа детали, установления необходимых размеров, требований к точности и шероховатости обработки; требований к погрешности формы и взаимного расположения поверхностей и ее термообработки.
Прежде всего, следует выяснить назначение детали в узле машины и определить степень ее важности для эксплуатации машины. Затем провести подробный анализ технических требований к детали. Результатами этого анализа должна быть формулировка основных технологических задач, которые необходимо решать при обработке детали, и корректировка чертежа детали.
Основные технологические задачи включают получение:
– точности размеров: диаметральных, линейных, угловых;
– точности формы: для цилиндрических деталей в продольном и поперечном сечениях (отклонения профиля продольного сечения; отклонения от круглости и цилиндричности), для плоскостных деталей (отклонения от плоскостности и прямолинейности);
– точности взаимного расположения поверхности (отклонения от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей);
– качества поверхностного слоя обработанных поверхностей: высота микронеровностей профиля (Rz, Ra, tp); твердость (HRCЭ, HB); численное значение, знак и глубина распространения внутренних остаточных напряжений.
Кроме того, на чертежах могут быть указаны и специальные технические требования: покрытия, термическая обработка, окраска, подгонка массы и т. п.
По результатам анализа формулируются основные технологические задачи, определяющие структуру технологического процесса, средства технологического оснащения, квалификацию исполнителя, контрольные операции и др.
При технологическом контроле чертежей проверяют, содержит ли чертеж все сведения о детали: необходимые проекции, разрезы и сечения, размеры с допусками, требования к точности формы и взаимного расположения, требования к качеству поверхности.
Разработка маршрута технологического процесса
На этом этапе определяют последовательность выполнения технологических операций или уточняют эту последовательность по типовому или групповому технологическому процессу.
На этапе разработки маршрута технологического процесса решаются следующие задачи:
– намечается общий план обработки детали;
– предварительно выбираются средства технологического оснащения;
– намечается содержание операций.
Необходимо учитывать, что различные детали машин образуются сочетанием разнообразных поверхностей. Наиболее распространены цилиндрические и плоские поверхности. Многие детали машин имеют винтовые и зубчатые поверхности. Для облегчения их изготовления и эксплуатации они стандартизированы.
Все поверхности деталей изделий машиностроения можно разделить на четыре вида:
1) исполнительные поверхности – поверхности, с помощью которых деталь выполняет свое служебное назначение;
2) основные базы – поверхности, с помощью которых определяют положение данной детали в изделии;
3) вспомогательные базы – поверхности, с помощью которых определяют положение присоединяемых деталей относительно данной;
4) свободные поверхности – поверхности, не соприкасающиеся с поверхностями других деталей.
Поверхности первых трех видов можно объединить в одну основную группу.
Выясняя служебное назначение детали и ее роль в работе сборочной единице, необходимо разобраться в функциях, выполняемых ее поверхностями.
Деталь – зубчатое колесо (рис. 8.1).
Рисунок 8.1 – Функциональное назначение поверхностей детали:
1, 5, 13 – основные поверхности; 7 – исполнительные поверхности; 14 – вспомогательные поверхности; 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 15 – свободные поверхности
В первую очередь необходимо «отыскать» исполнительные поверхности детали. Это те поверхности, которыми деталь выполняет свое служебное назначение и, ради которых она создается. У зубчатого колеса это боковые поверхности зубчатого венца (поверхность 7). Затем выявляются основные поверхности, определяющие положение детали в СЕ, ее базы. Таких поверхностей несколько, и они должны создавать координатный угол своим расположением (поверхности 1, 15, 13). Вспомогательные поверхности определяют положение других деталей, присоединяемых к данной. Они служат базами присоединяемых деталей, так же, как и основные, часто объединяются в комплект баз. Комплектов вспомогательных баз бывает столько, сколько деталей присоединяется к данной. Деталь может иметь и лишь одну вспомогательную поверхность (поверхность 14). Назначение свободных поверхностей – завершить конструктивное оформление детали.
Обеспечение заданной точности и качества поверхностей основной группы с наименьшими затратами труда и издержками производства является главнейшей задачей технологического процесса.
Заданные точность и качество основной группы поверхностей, размеры, масса и форма детали дают возможность определить необходимые методы окончательной обработки этих поверхностей, что предопределяет выбор средств технологического оснащения (СТО). Каждому методу окончательной обработки предшествуют промежуточные методы и соответствующие СТО. При этом исходят из того, что каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего. Одновременно устанавливают методы обработки вспомогательных поверхностей.
Наличие нескольких вариантов решения на каждом этапе процесса иллюстрируется схемой рис. 4.1. На рисунке представлены варианты маршрута изготовления отверстия в отливке. Основой для разработки является аналог – маршрут типового или группового технологического процесса. Требования к точности поверхностей определяют необходимость проведения механической обработки в несколько этапов.
Решение задачи по выбору методов обработки всех поверхностей детали сводится к определению содержания технологического процесса, выявлению необходимости осуществления трех стадий обработки: черновой, чистовой и отделочной.
Установленное чертежом качество групп поверхностей, размеры, масса и форма детали дают возможность определить необходимые методы окончательной обработки. Заключительной стадии предшествуют промежуточные этапы обработки.
Каждый этап решает определенные задачи – формирование размера и расположения поверхности, удаление слоя материала, обеспечение шероховатости поверхности и др. Обязательно должно выполняться следующее условие – каждый последующий метод должен быть точнее предыдущего.
Черновая обработка (IT 12…15). На первой стадии выполняют операции черновой обработки всех поверхностей. Удаляется основная масса материала с нежелательными физико-механическими свойствами и обеспечивается взаимное расположение поверхностей.
Обработка сопровождается интенсивным нагревом заготовки и инструмента, большими значениями сил резания, которые требуют соответствующих сил закрепления заготовки и приводят к значительным деформациям технологической системы – источникам образования погрешностей обработки.
Удаление значительного количества материала позволяет выявить дефекты заготовок (например, раковины в отливках и др.), которые могут быть своевременно устранены или станут основанием для прекращения дальнейшей обработки вследствие непригодности заготовки.
После черновой обработки могут возникнуть деформации заготовки в результате перераспределения остаточных напряжений, вызванного снятием поверхностного слоя. В процесс изготовления, для уменьшения напряжений, часто вводят операции термообработки (отжиг, старение).
Для выполнения черновых операций выбирают наиболее мощное и менее точное оборудование, а также используют рабочих более низкой квалификации, чем при выполнении чистовых и отделочных операций.
Чистовая обработка (IT 6…10). На второй стадии осуществляются операции чистовой обработки, в результате которых завершается обработка одних поверхностей или происходит подготовка других поверхностей к последующей, более точной обработке.
Обеспечивается достижение параметров точности поверхности и ее расположения относительно технологических баз.
В отдельных случаях предварительную и окончательную обработку поверхности выполняют последовательно при одном установе заготовки.
Часто эти этапы разделяют, выполняя чистовую обработку на более точном оборудовании.
Отделочная обработка (IT 5…7). Третья стадия – отделочная обработка; на этой стадии обеспечивается точность параметров поверхности и шероховатость особо точных поверхностей. На этой стадии получают параметр шероховатости поверхности Ra = 0,32 мкм и менее.
Отделочные методы обработки предусматривают в конце технологического процесса, так как черновые операции выделяют в самостоятельную первую стадию, а также из опасения повреждения окончательно обработанных поверхностей во время многократных установок заготовок на оборудовании и при транспортировании.
Следует отметить, что разделение технологического процесса на указанные три стадии обработки не во всех случаях целесообразно. Например, при обработке заготовки с повышенной точностью и качеством поверхностей технологический процесс начинается с чистовой и даже с окончательной обработки. Если заготовка жесткая, поверхности небольших размеров могут быть окончательно обработаны в начале технологического процесса. При обработке заготовок из пруткового материала на револьверных станках и автоматах не отделяют черновую обработку от чистовой.
В связи с невысокими требованиями к точности и качеству свободных поверхностей их обработка заканчивается на стадии чистовых или даже черновых операций и по возможности включается в качестве перехода в операции, где обрабатываются поверхности основной группы.
Технологический маршрут обработки заготовки устанавливает последовательность выполнения технологических операций. При разработке технологического процесса руководствуются следующими принципами:
– в первую очередь обрабатывают те поверхности, которые являются базовыми при дальнейшей обработке;
– после этого обрабатывают поверхности с наибольшим припуском;
– далее выполняют обработку поверхностей, снятие металла с которых в наименьшей степени влияет на жесткость заготовки;
– в начало технологического процесса следует относить те операции, на которых можно ожидать появление брака из-за скрытых дефектов металла (трещин, раковин, волосовин и т.п.);
– поверхности, обработка которых связана с точностью и допусками относительного расположения поверхностей (соосности, перпендикулярности, параллельности и т.п.), изготовляют при одной установке;
– совмещение черновой (предварительной) и чистовой (окончательной) обработок в одной операции и на одном и том же оборудовании нежелательно – такое совмещение допускается при обработке жестких заготовок с небольшими припусками;
– при выборе установочных (технологических) баз следует стремиться к соблюдению двух основных условий: совмещению технологических баз с конструкторскими (например, отверстие в корпусе насадной цилиндрической фрезы одновременно служит посадочным местом для оправки в процессе эксплуатации и базой для большинства операций); постоянству баз, т.е. выбору такой базы, ориентируясь на которую можно провести всю или почти всю обработку (например, центровые отверстия вала, оси или хвостовики режущего инструмента).
Определяя последовательность обработки, учитывают: конструктивные особенности детали; требования к ее качеству; методы получения размеров, свойства заготовки (материал, масса, размеры, припуски на обработку); возможности оборудования, необходимость в термической обработке; организацию производственного процесса и др.
Вначале обрабатывают поверхности, принятые за установочные базы; затем обрабатывают поверхности в последовательности обратной их точности, т.е. чем точнее должна быть поверхность, тем позже она должна обрабатываться.
Обработку заготовки начинают обычно с подготовки технологических баз. В комплекте баз в первую очередь обрабатывают поверхность (или сочетание поверхностей), лишающую заготовку большего числа степеней свободы (установочная или двойная направляющая база). Базирование заготовки по необработанным поверхностям в направлении выдерживаемых размеров допустимо лишь один раз.
В начале технологического процесса обычно стремятся снять с заготовки наибольшие припуски с тем, чтобы создать лучшие условия для перераспределения остаточных напряжений в заготовке и вскрыть возможные дефекты на ранней стадии обработки.
Высокие требования к точности формы, размеров и относительного положения поверхностей детали заставляют вести обработку заготовки в несколько переходов. В отдельных случаях предварительную и окончательную обработку поверхности выполняют последовательно при одной установке заготовки. Чаще эти этапы разделяют, относя окончательную обработку поверхностей на конец технологического процесса.
При обработке точных ответственных деталей обработку делят на три последовательные стадии: черновую, чистовую и отделочную. Необходимость этого диктуется тем, что чередование только черновой и отделочной обработки не в состоянии обеспечить заданную точность. Кроме того, вынесение отделочной операции в конец обработки уменьшает риск случайного повреждения окончательно обработанных поверхностей в процессе их получения и транспортирования детали.
Операции второстепенного характера, такие как сверление мелких отверстий, прорезание канавок, обтачивание фасок, снятие заусенцев и т.п., рекомендуется выполнять на операциях чистовой обработки.
Операции технического контроля обычно намечаются после тех этапов обработки, где вероятно повышенное появление брака, перед сложными и дорогостоящими операциями, а также в конце обработки.
При разработке технологического маршрута необходимо учитывать требования к взаимному расположению поверхностей. Если, например, предъявляются высокие требования к соосности поверхностей вращения, следует стремиться к их обработке в одной операции с одной установки.
На ранее обработанных поверхностях производится нарезание зубьев, шлицев, резьбы, фрезеруются лыски, канавки, сверлятся отверстия и др. обработку этих видов выделяют в самостоятельные операции.
Исходя из условий конкретного производства учитывают при составлении маршрута: наличие специализированных цехов, соответствие такту выпуска (массовое производство). Для тяжёлых заготовок предусматривают минимум перестановок.
При формировании содержания операции учитывают возможность объединения тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.
В тяжелом машиностроении обрабатывают крупногабаритные и тяжелые заготовки, что вызывает необходимость сокращения числа их перестановок со станка на станок. Это характерно также для мелкосерийного производства.
В конец маршрута выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей, например, наружных резьб, шлицев, зубьев и т.п.
Влияет на последовательность обработки поверхностей необходимость соблюдения очередности в образовании различных конструктивных элементов детали. Например, крепежные резьбовые отверстия нужно обрабатывать после того, как будет окончательно обработана поверхность заготовки, с которой они сопряжены. В противном случае резьбы в отверстиях будут испорчены.
Роль и место термической обработки. При разработке технологического маршрута важно определить, когда будет выполняться термическая обработка. Технологический процесс будет проще и экономичнее, если механическая обработка не прерывается термическими операциями. Это возможно предусмотреть, если заготовка подвергается только предварительной термической обработке, которая заключается в отжиге, нормализации или улучшении материала заготовки.
После выполнения черновых операций, в случае необходимости в технологическом процессе предусматривается промежуточная термическая обработка: для улучшения обрабатываемости малоуглеродистых, в том числе легированных малоуглеродистых, стальных заготовок предусматривается нормализация; старение предусматривается для крупных отливок ответственных деталей с целью снятия остаточных напряжений в материале заготовки.
Если деталь подвергается термической обработке, то технологический процесс механической обработки расчленяется на две части: технологический процесс до термообработки и после нее. Очень часто детали в процессе термообработки коробятся, поэтому в технологическом процессе предусматривают операцию рихтовки, правки или повторную механическую обработку для устранения полученных в процессе термической обработки отклонений. Предусматривается также и операция исправления установочных баз.
Термическая обработка детали может быть выполнена на двух этапах ее изготовления:
– если твердость НRСЭ < 40, то целесообразно термическую обработку выполнить на этапе черновой заготовки;
– если твердость НRСЭ > 40, то термическая обработка выполняется после чистовой обработки перед окончательной, которая ведется шлифованием, следовательно, имеется два периода обработки – обработка сырой и обработка закаленной заготовки.
Неизбежное деформирование заготовки в результате такой обработки вынуждает предусматривать в технологическом процессе предварительную и окончательную обработку и начинать последнюю с «правки» технологических баз. Поверхности, исправление которых после ТО затруднительно (например, крепежные отверстия в корпусных деталях), обрабатывают после ее выполнения. Некоторые виды ХТО усложняют процесс механической обработки. Так, при цементации, если требуется повысить твердость отдельных поверхностей (чаще до HRСэ = 55…60) посредством их цементации и последующей закалки необходимо науглероживать эти поверхности. Все другие поверхности должны быть защищены от цементации различными способами: омеднением, повышенным (на глубину цементации) припуском, который удаляют после цементации, но до закалки, а также комбинацией отмеченных способов. Поверхности, подлежащие цементации, предохраняют от омеднения, покрывая их диэлектриком, чаще лаком.
После термической обработки (закалка и отпуск) заготовки до получения HRСэ > 40 необходимо использовать для дальнейшей механической обработки абразивные инструменты. Это необходимо учитывать при составлении технологического маршрута.
Оптимальный вариант маршрутного технологического процесса обработки заготовки выбирают на основе сопоставления нескольких конкурирующих вариантов технологических процессов. Эти варианты могут различаться последовательностью обработки поверхностей, схемами установки и технологическими базами, применяемым технологическим оборудованием, приспособлениями, режущими инструментами и др. В результате анализа базирования и точности обработки выбирают технологический процесс получения деталей заданного качества при наименьшей технологической себестоимости.
После предварительной наметки последовательности обработки всех поверхностей детали следует выбрать способы и средства обработки каждой из них и определить число переходов, необходимых для экономичного превращения заготовки в готовую деталь.
На выбор способов, средств и числа переходов оказывают влияние следующие основные факторы:
1) требования к качеству, которым должна отвечать готовая деталь;
2) число поверхностей, подлежащих обработке и их относительное расположение на детали (соосно, на различных станках или одной и т. д.);
3) расчетные допуски по всем характеристикам качества, которым должны отвечать заготовки или детали, поступающие на оборудование, при помощи которого осуществляются тот или иной способ обработки (например, фрезерование, строгание, сверление), назовем «входными» допусками;
4) технико-экономические показатели, характеризующие каждый способ обработки;
5) число деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу.
Последовательность выполнения операций определяется следующими рекомендациями:
1) выполняют заготовительные операции (разрабатывают чертеж исходной заготовки и ТП ее изготовления);
2) выполняют операции по обработке черновых баз (т.е. удаляют остатки литника, облоя, разъема опок);
3) выполняют операции по обработке чистовой базы. Ее стремятся обработать по окончательному размеру, с заданной по чертежу детали точностью и шероховатостью;
4) выполняют операции по черновой и чистовой обработке остальных поверхностей. При этом должны соблюдаться допуски на их взаимное расположение (параллельность, соосность и т.п.);
5) проводят термическую обработку детали (если необходимо);
6) выполняют операции по отделочной обработке поверхностей;
7) проводят гальваническую обработку детали (если необходимо);
8) проводят технический контроль обработанных поверхностей. Рекомендуется проводить контроль чистовых баз, контроль детали перед термической обработкой и окончательный контроль готовой детали;
9) перед техническим контролем должна проводиться промывка детали (продувка – для чугуна).
Прежде всего, обеспечивается точность расположения поверхностей и осей и формы поверхностей, для этого выбирается оборудование повышенной точности. Затем обеспечивается точность размеров и шероховатость. В связи с этим техпроцесс увеличивается на несколько операций (чистовые токарные, отделочные, шлифовальные, полировальные и т.д.).
В маршрутной технологии механической обработки предусматривается технический контроль соответствия параметров требованиям, заданным чертежом и техническими условиями. Контрольные операции назначаются или после каждой операции или в конце обработки или после сложных и ответственных операций.
Определение структуры техпроцесса оформляется в виде маршрутного техпроцесса, в котором еще указывается оборудование и технологическая оснастка.
Намеченный маршрут изготовления детали и предварительный выбор средств технологического оснащения позволяет перейти к проектированию содержания технологических операций.
Термическая обработка в технологическом процессе
Управление параметрами прочности и надежности материала, при изготовлении, обеспечивается воздействием термической (ТО) и химико-термической (ХТО) обработки. Цель указанных видов обработки – получение заданных свойств сплава изменением его структуры, что достигается нагревом до определенной температуры с последующим охлаждением.
Основные факторы воздействия – температура, время и скорость охлаждения.
В результате фиксируются остающиеся изменения структуры, обусловленные, в первую очередь, фазовыми превращениями.
Деталь при изготовлении последовательно находится в следующих состояниях:
Каждое состояние формируется за счет температурного и силового воздействия на материал, что сопровождается появлением нежелательных свойств, как поверхности, так и сердцевины изделия (внутренние напряжения, склонность к хрупкому разрушению, высокая твердость, недостаточные вязкость и пластичность, напряжения растяжения в поверхностных слоях и др.). Негативные проявления сказываются на качестве изделия и экономичности его изготовления.
Комплекс механических свойств, по маршруту, последовательно улучшают объемной и (или) местной обработкой (ТО, ХТО, пластическая деформация и др.) в соответствии с техническими требованиями.
В процессе изготовления детали необходимо обеспечить решение трех задач:
– формирование формы и размеров поверхностей;
– устранение нежелательных свойств материала, приобретенных на предыдущих этапах обработки;
– улучшение параметров прочности и надежности изделия в целом или его отдельных участков (поверхностей).
Рассмотрим возможные варианты управления применением методов термической и химико-термической обработки.