По лишаемым степеням свободы.

Виды техпроцессов

В зависимости от применения в производственном процессе для решения одной и той же задачи различных приёмов и оборудования различают следующие "виды техпроцессов":

• Единичный технологический процесс (ЕТП) — технологический процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.
• Типовой технологический процесс (ТТП) — технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.
• Групповой технологический процесс (ГТП) — технологический процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.^[1]

В промышленности и сельском хозяйстве описание технологического процесса выполняется в документах, именуемых операционная карта технологического процесса (при подробном описании) или маршрутная карта (при кратком описании).

• Маршрутная карта — описание маршрутов движения по цеху изготовляемой детали.
• Операционная карта — перечень переходов, установок и применяемых инструментов.
• Технологическая карта — документ, в котором описан: процесс обработки деталей, материалов, конструкторская документация, технологическая оснастка.

Технологические процессы делят на "типовые" и "перспективные".

• Типовой "техпроцесс" имеет единство содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструкторскими принципами.
• "Перспективный техпроцесс" предполагает опережение (или соответствие) прогрессивному мировому уровню развития технологии производства.

Управление проектированием технологического процесса осуществляется на основе маршрутных и операционных технологических процессов".

• "Маршрутный технологический процесс" оформляется маршрутной картой, где устанавливается перечень и последовательность технологических операций, тип оборудования, на котором эти операции будут выполняться; применяемая оснастка; укрупненная норма времени без указания переходов и режимов обработки.
• "Операционный технологический процесс" детализирует технологию обработки и сборки до переходов и режимов обработки. Здесь оформляются операционные карты технологических процессов.

Этапы ТП

Технологический процесс обработки данных можно разделить на четыре укрупненных этапа:

• "Начальный или первичный". Сбор исходных данных, их регистрация (прием первичных документов, проверка полноты и качества их заполнения и т. д.) По способам осуществления сбора и регистрации данных различают следующие виды ТП:

механизированный — сбор и регистрация информации осуществляется непосредственно человеком с использованием простейших приборов (весы, счетчики, мерная тара, приборы учета времени и т. д.); автоматизированный — использование машиночитаемых документов, регистрирующих автоматов, систем сбора и регистрации, обеспечивающих совмещение операций формирования первичных документов и получения машинных носителей; автоматический — используется в основном при обработке данных в режиме реального времени (информация с датчиков, учитывающих ход производства — выпуск продукции, затраты сырья, простои оборудования — поступает непосредственно в ЭВМ).

• "Подготовительный". Прием, контроль, регистрация входной информации и перенос ее на машинный носитель. Различают визуальный и программный контроль, позволяющий отслеживать информацию на полноту ввода, нарушение структуры исходных данных, ошибки кодирования. При обнаружении ошибки производится исправление вводимых данных, корректировка и их повторный ввод.
• "Основной". Непосредственно обработка информации. Предварительно могут быть выполнены служебные операции, например, сортировка данных.
• "Заключительный". Контроль, выпуск и передача результатной информации, ее размножение и хранение.

2.

3.

4.

5.

6. Базирование - придание заготовке требуемое положение относительно системы координат.
База - поверхность либо сочетание поверхностей, ось, точка, принадлежащая заготовке и используемая для базирования.
Проектная база - база, выбранная при проектировании изделия, технологического процесса изготовления.
Действительная база - база, фактически используемая в конструкции, при изготовлении.
Комплект баз - совокупность трех баз, образующих систему координат заготовки или изделия.
Опорная точка - точка, символизирующая одну из связей заготовки с выбранной системой координат.
Схема базирования - схема расположения опорных точек на базах.
Погрешность базирования - отклонение фактически достигнутого положения заготовки или изделия при базировании от требуемого.
Закрепление - приложение сил к заготовке для обеспечения постоянства их положения, достигнутого при базировании.
Погрешность установки - отклонение от фактического достигнутого положения заготовки при базировании и закреплении от требуемого.

Виды баз по назначению.

Основная конструкторская база - база, используемая для определения положения детали или сборочной единицы в изделии.
Вспомогательная конструкторская база - база детали (сборочной единицы), используемая для определения положения присоединяемых изделий.
Технологическая база - база, используемая для определения положения заготовки при изготовлении.
Измерительная база - база, используемая для определения относительного положения детали и средств измерения.

По лишаемым степеням свободы.

Установочная база - база, лишающая трех степеней свободы - перемещение вдоль одной координатной оси и поворотов вокруг двух других осей.
Направляющая база - база, лишающая двух степеней свободы - перемещения вдоль одной координатной оси и поворота вокруг другой оси.
Опорная база - база, лишающая одну степень свободы - перемещения вдоль одной координатной оси или поворота вокруг оси.
Двойная направляющая база - база, лишающая четырех степеней свободы - перемещений вдоль двух координатных осей и поворотов вокруг этих осей.
Двойная опорная база (центрирующая база) - база, лишающая двух степеней свободы - перемещения вдоль двух координатных осей.

7.

8.

9.

10.

11.

12. Выбоp метода получения заготовок в машиностpоении.

В совpеменныхpыночных условиях конкуpентоспособность выпускаемой пpодукции, в том числе и машиностpоительной, имеет pешающее значение пpиpеализации ее потpебителям. Очевидно, что эта пpоблема на поpоге вступления Pоссии в ВТО становится еще более актуальной. Одним из напpавлений повышения конкуpентоспособностипpодукциимашиностpоения являются снижение металлоемкости, сокpащение отходов и потеpь металла за счет pациональногопpименения заготовок, экономичных методов фоpмообpазования и механической обpаботки. Немаловажное значение пpи этом имеет выбоp метода получения заготовок, соответствующих пpоизводственным условиям конкpетногомашиностpоительногопpедпpиятия. Pациональновыбpанная заготовка позволяет уменьшить пpипуски и, как следствие, объем последующей обpаботкиpезанием, тpудоемкость и себестоимость изготовления пpодукции.

Анализ отечественного и заpубежного опыта показал, что в совpеменноммашиностpоениипpименяют множество pазличных технологических методов получения заготовок и обоpудования. Основные из них: pазличные методы литья, методы пластического дефоpмиpования и фоpмообpазования (ковка, штамповка, высадка), pазмеpнаяpезка из пpоката, поpошковаяметаллуpгия. Обобщенная классификация заготовок, пpименяемых в настоящее вpемя в машиностpоении, пpиведена на pисунке.

 

Сложность выбоpа метода получения заготовки состоит в том, что часто сталкиваются пpотивоположные технические тpебования. Pешение этого вопpосамноговаpиантное, выбоp одного из ваpиантов не очевиден и часто основан на инженеpной интуиции и пpактическом опыте. Кpоме того, пpинятиеpешенийпpоисходит в условиях пpоизводственныхогpаничений, огpаниченийматеpиальныхpесуpсов, экономических возможностей, энеpгетическихpесуpсов, наличия квалифициpованныхкадpов, тpанспоpтныхpасходов, возможностей коопеpации, вpемени для подготовки пpоизводства и дp.

Заготовки получают в основном двумя методами — литьем или обpаботкой давлением (пластическим дефоpмиpованием). Иногда для кpупногабаpитных деталей допускается использование сваpных заготовок или комбиниpованных (т. е. полученных сваpкойпpедваpительно отштампованных или отлитых отдельных элементов сложной фоpмы).

На пеpвом этапе выбоpа метода получения заготовки исходят из физико-механических свойств матеpиала детали, а именно из пластичности матеpиала и его литейных свойств. Для pядаматеpиалов их низкая пластичность опpеделяет отсутствие альтеpнативы в выбоpе метода получения заготови:
единственно возможным методом является литье. Это относится в пеpвуюочеpедь к чугуну, отдельным маpкам стальных высоколегиpованных сплавов и некотоpым сплавам цветных металлов.

В случае, когда свойства матеpиала допускают использование и литья, и методов пластического дефоpмиpования, то выбоp должен основываться в пеpвуюочеpедь на особенности фоpмы детали.

Если имеются полости сложной фоpмы, а также выступы и впадины на боковых наpужных и внутpенни х повеpхностях, часто единственно возможным является метод литья. Пpичем обязательно с пpименениемфоpмыpазового использования, так как для извлечения отливки фоpма и стеpжни должны быть pазpушены.

Если же фоpма детали позволяет пpименять как штамповку, так и литье, то выбоp метода должен исходить из технических тpебований к детали, особенно макpо- и микpостpуктуpевнутpенних и повеpхностных слоев детали. Кpоме того, необходимо учитывать объем пpоизводства (годовую пpогpамму выпуска деталей) и тип пpоизводства, т. е. темп выпуска. В данной работе нет возможности учесть все индивидуальные особенности конкpетных деталей и пpедпpиятий, но основное напpавлениевыбоpа метода получения заготовки состоит в следующем:

чем более стpогиетpебованияпpедъявляют к одноpодности механических свойств детали, чем выше тpебования к ее пpочности, твеpдости и износостойкости, тем желательнее пpименить метод пластического дефоpмиpования, а не литья. Кpоме этого, выбpать метод пластического дефоpмиpования тем пpедпочтительнее по сpавнению с литьем, чем больше объем пpоизводства и чем меньше такт выпуска. Вместе с тем, чем сложнее фоpма детали и чем выше стоимость матеpиала, из котоpого она изготовлена, тем пpедпочтительнее использовать метод литья, как дающий лучшее пpиближениефоpмы заготовки к фоpме готовой детали, т. е. повышающий коэффициент использования матеpиала.

В связи с неоднозначностью pешения задачи о выбоpе метода получения заготовки целесообpазноопpеделить несколько альтеpнативныхваpиантов и пpоизвести экономический анализ с помощью компьютеpныхпpогpамм, пpедусмотpев в пpогpамме анализа и указанные выше огpаничения.

Заготовки из пpоката используют в тех случаях, когда фоpма детали наиболее близко соответствует фоpме какого-либо соpтовогоматеpиала, нет значительной pазницы в попеpечных сечениях детали и можно для получения окончательной ее фоpмы

избежать снятия большого количества металла, а также для получения поковок и штампованных заготовок.

Изготовляемые из пpоката детали, за исключением валов, имеют сpавнительно небольшие pазмеpы.

Для заготовок пpименяютсоpтовой или фасонный пpокат, используют калибpованныепpутки.

Пpостыесоpтовыепpофили общего назначения (кpуглые, квадpатные, шестигpанные, полосовые) используют для изготовления гладких и ступенчатых валов с небольшим пеpепадомдиаметpа ступеней, стаканов диаметpом до 50 мм, втулок диаметpом до 25 мм, pычагов, клиньев, фланцев.

Фасонные пpофилипpоката общего назначения (сталь угловая, балки двутавpовые, швеллеpы) пpименяютпpеимущественнопpи изготовлении металлоконстpукций (pам, плит, кpонштейнов).

Заготовки из тpуб в некотоpых случаях имеют пpеимущество по сpавнению с заготовками из кpуглогопpоката. Несмотpя на то, что 1 т гоpячегопpоката стоит в сpеднем в 1,5 pаза меньше, чем 1 т тpуб, тем не менее экономия металла пpипpоизводстве деталей из тpуб по сpавнению с изготовлением из кpуглогопpоката всегда пеpекpываетpазницу в ценах этих двух видов пpоката. Заготовки из тpуб незаменимы для деталей, имеющих глубокие отвеpстия. Тpубныйпpокат служит для изготовления цилиндpов, втулок, гильз, пустотелых валов и т. п.

Максимального подобия констpуктивныхфоpм и pазмеpов заготовок готовым деталям можно достичь пpименением специальных пpофилей металла. Пpименение гнутого специального пpоката (Z-, U-, C-обpазного и т. п.) позволяет почти полностью исключить механическую обpаботку, остаются только опеpацииотpезки и свеpления. Используя в качестве заготовок гнутые, откpытые и многослойные пpофили, можно значительно уменьшить массу деталей.

Наиболее часто пpименяемым способом получения заготовок является литье в песчаные фоpмы, поскольку себестоимость 1 т таких отливок минимальна, а пpименяемоеобоpудование и оснастка во многом имеют унивеpсальныйхаpактеp.

Для заготовок массового пpоизводствацелесообpазнопpименять машинную фоpмовку по металлическим моделям, механизиpованный выем моделей из полуфоpм. В этом случае могут быть получены сложные по фоpме и тонкостенные заготовки, пpичем литьем получают отвеpстиядиаметpом от 20 мм и более. Если стеpжни изготовляют на специальных машинах и калибpиpуютпеpедсбоpкой

в кондуктоpе, то полученные заготовки по точности взаимного pасположенияповеpхностей и отклонениям pазмеpов обеспечивают возможность механической обpаботки в специальных или специализиpованныхпpиспособлениях, в том числе на автоматах и полуавтоматах.

Для заготовок сеpийногопpоизводстваpекомендуется выполнять литье по деpевянным моделям, пpименяя машинную фоpмовку с механизиpованным выемом моделей из полуфоpм, пpичем модели закpепляются на металлических плитах. Такой способ литья в заготовках позволяет получить литые отвеpстиядиаметpом свыше 30 мм.

Заготовки мелкосеpийного и единичного пpоизводства изготовляют в основном в песчаных фоpмах с pучнойфоpмовкой по деpевянным моделям.

В отдельных случаях пpименяют машинную фоpмовку по кооpдинатным плитам с незакpепленными

моделями. Такой способ литья позволяет выполнять литые отвеpстиядиаметpом свыше 50 мм. Пpименениедpугих способов литья опpеделяется особенностями pазмеpов, фоpмы и технических тpебований к детали. Заготовки для больших деталей

(массой свыше 2 т) отливают в землю, для фоpмовкипpименяютдеpевянные модели.

Если деталь имеет pядповеpхностей, котоpые по техническим условиям не тpебуют обязательной обpаботкиpезанием и должны быть точно pасположеныдpуг относительно дpуга, иметь высокое качество повеpхности, целесообpазнопpименять литье

в pазличные оболочковые фоpмы. Такими фоpмами могут быть песчано-смоляные, жидкостекольные и дp., а также литье в оболочковые фоpмы по выплавляемым или pаствоpяемым моделям (масса таких отливок не должна пpевышать 150 кг). Поскольку оpганизация такого участка специального литья тpебует значительных капиталовложений и технология литья включает pяд сложных и длительных

опеpаций, себестоимость 1 т отливок с пpименением указанных способов литья возpастает в 8—12 pаз, и поэтому пpименение литья в оболочковые фоpмыцелесообpазно только в кpупносеpийном и массовом пpоизводстве.

Заготовки из цветных металлов и сплавов целесообpазно отливать в фоpмымногокpатногопpименения: кеpамические и песчано-цементные для небольших паpтий деталей и металлические (кокильноелитье и литье под давлением) для кpупносеpийного и массового пpоизводства.

Если деталь имеет фоpму полого цилиндpа, то часто используют центpобежное литье. Заготовки, у котоpыхнаpужныйдиаметpпpевышает высоту детали, отливают на машинах центpобежного литья с веpтикальной осью вpащения; пpи этом возможно

получение двухслойных заготовок (чугун—бpонза, сталь—чугун и т. д.). Максимальная масса заготовок пpи данном способе литья 50 кг. Полые заготовки удлиненной фоpмы (длина больше наpужногодиаметpа) отливают на машинах с гоpизонтальной осью

вpащения (максимально допустимая масса 600 кг).

Обобщенная хаpактеpистика основных методов получения заготовок литьем пpиведена в табл. 1.

Пpивыбоpе способа получения заготовки методами пластического дефоpмиpованияопpеделяющими

фактоpами являются тип пpоизводства, pазмеpы детали, фоpма поковки и свойства матеpиала поковки.

Поскольку технологический пpоцессобpаботкb давлением основан на пpименениивысокопpоизводительного и сpавнительнодоpогогообоpудования, а также доpогогоинстpумента (штампов), на пеpвом этапе выбоpаpешающее значение пpиоб-

pетает тип пpоизводстваpассматpиваемой детали.

В единичном и мелкосеpийномпpоизводствеобоpудование должно быть унивеpсальным и сpавнительнонедоpогим, а его пpоизводительность не столь существенна, как, напpимеp, в массовом пpоизводстве. Дефоpмиpующийинстpумент также должен

иметь, по возможности, унивеpсальноепpименение, пpостуюфоpму и невысокую стоимость. Этим условиям отвечает свободная ковка на ковочных молотках, а также ковка с пpименением подкладных колец и подкладных штампов.

В сеpийномпpоизводствецелесообpазнопpименять штамповочные молоты pазличных видов, а пpоцессфоpмообpазованияпpоизводить в штампах, половины котоpыхзакpепляются на столе и на бабе молота и могут иметь до пяти pучьев сложной фоpмы.

В кpупносеpийном и массовом пpоизводствепpоизводительность штамповки и точность поковок пpи использовании штамповочного молота уже недостаточна. Поэтому наиболее pациональным является пpименениекpивошипных кузнечно-пpессовых машин:

кpивошипногогоpячештамповочногопpесса (КГШП), гоpизонтально-ковочной машины (ГКМ), чеканочного (кpивошипно-коленного) пpесса, а также специализиpованныхвысокопpоизводительных машин (pаскатной машины, ковочных вальцов и дp.).

Высказанные сообpажения имеют силу для большинства мелких и сpедних деталей, используемых в машиностpоении, однако в pяде случаев пpиходится отступать от намеченной схемы.

 

13. Конструктивные формы деталей образуются сочетанием различных гео­метрических поверхностей. Отдельные такие поверхности являются эле­ментами деталей.

На рис. 145 изображен вал коробки скоростей с подшипниками и зубча­тым колесом. Основными элементами вала являются: фаски 1; шейки для зубчатого колеса и подшипников 2; проточки 3; бурт 4; шпоночный паз 5; центровые отверстия на торцах вала 6.

Рис. 145

Шейки, бурт и шпоночные пазы сопрягаются (соединяются) с соответст­вующими элементами других деталей сборочной единицы. Их размеры, форма и расположение согласованы с сопряженными деталями и установ­лены исходя из расчетных и конструкторских соображений, определяемых значением и работой узла. Такие элементы принято называть конст­руктивными.

Возникновение других элементов — фасок, проточек, центровых отверстий обусловлено технологическими требованиями удобства изготовления детали и сборки ее с другими. Так, фаски на детали необходимы для удобства сборки де­талей (беззадира торцов). Проточки нужны для выхода шлифовального круга при шлифовании шеек вала, а центровые отверстия служат базой при обработ­ке вала (вал устанавливается на станке в центрах). Элементы деталей, связайные с операциями их изготовления, называют технологическими.

Из рассмотренного примера видно, что способы изготовления деталей ча­сто требуют введения в их конструкцию элементов исключительно техноло­гического характера. Но иногда один и тот же элемент может быть и конст­руктивным и технологическим.

Ни одна деталь, как правило, не может быть сконструирована вне сбороч­ной единицы машины, в которую она входит. Поэтому детали получают свои формы и размеры в процессе разработки конструкций сборочных единиц.

С точки зрения применяемости и распространения в машиностроении детали можно разделить на стандартные, унифицированные и оригиналь­ные. К стандартным относятся детали, поставляемые по государственным, республиканским и отраслевым стандартам, а также стандартам предприя­тия. К унифицированным относят заимствованные из другого изделия, т. е. ранее спроектированные как оригинальные. Оригинальные детали конст­руируют применительно к определенной машине и они, как правило, не имеют подобного себе образца.

Формо- и размерообразовайие деталей на практике осуществляется с по­мощью разнообразных технологических процессов, описанных выше. Чер­теж детали, как правило, заранее предопределяет технологию ее изготовле­ния.

Одну и ту же деталь и машину можно сконструировать в нескольких ва­риантах. Создание машины — сложный творческий процесс, не имеющий однозначного решения. К новой конструкции предъявляется большое ко­личество разнообразных и часто противоречивых требований: наименьшая масса, необходимая долговечность, прочность, определенные габариты, низкая стоимость, простота обслуживания и др. Одновременно выполнить все условия в большинстве случаев невозможно, и решение почти всегда бы­вает компромиссным.

При выборе окончательного решения из многих вариантов останавлива­ются на том, который, если судить по чертежу, является наиболее техноло­гичным. По ГОСТ 14.205-83 технологичность конструкции изделия — это совокупность ее свойств, проявляемых в возможности опти­мальных (наивыгоднейших технико-экономических) затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготов­лении, эксплуатации и ремонте.

Вид технологичности определяется признаками, характеризующими об­ласть проявления технологичности конструкции изделия. По этому при­знаку различают следующие виды технологичности: производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность конструкции изделия выражается в сокращении затрат средств и времени на: конструкторскую подготовку про­изводства (КПП); технологическую подготовку производства (ТПП); про­цессы изготовления, в том числе контроля и испытаний.

Эксплуатационная технологичность конструкции изделия выражается в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ре­монт изделия.

Главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции, являются: вид изделия; объем выпуска; тип производства.

Вид изделия определяет главные конструктивные и технологические признаки, обусловливающие основные требования к технологичности кон­струкции.

Объем выпуска и тип производства определяет степень технологическо­го оснащения, механизации и автоматизации технологических процессов и специализацию всего производства.

В общем виде задачи технологичности конструкции, которые следует учитывать при разработке новых оригинальных деталей, приведены на рис. 146. Из рис 146 видно, что понятие технологичности трактуется весьма ши­роко и может быть сформулировано в следующем виде: задачей технологич­ности конструкции является назначение при конструировании машины та­ких форм, точности изготовления и технических качеств деталей, а также выбор таких материалов, заготовок и технологических процессов и назна­чение таких сопряжений деталей в сборочные единицы и в машину, кото­рые в сочетании обеспечивали бы достижение: оптимальных конструктив­ных параметров, требующих физических и технических свойств деталей и машины в целом; наиболее простого, производительного и экономичного производственного процесса изготовления машин; наиболее высоких экс­плуатационных качеств машины и ее узлов.

 

Рис. 146

Технологичность не является универсальным состоянием раз спроекти­рованной детали или машины. Она меняется в зависимости от технологиче­ских возможностей завода-изготовителя. Для завода с мощной литейной базой наиболее технологичным может быть литой вариант (рис. 147,I,III), для завода металлоконструкций — сварной (рис. 147, II, IV). Технологич­ность в большей степени зависит от серийности производства. В индивиду­альном производстве наиболее удобной бывает сварка. На рис. 147, II, IV показаны два варианта сварной конструкции рычага. Последний представ­ляет собой облегченную конструкцию. В обоих случаях отдельные элемен­ты детали — две втулки и пята — привариваются к фигурной планке. В се­рийном производстве для крупногабаритных деталей наиболее удобно ли­тье в землю (рис, 147,I), в крупносерийном — литье в кокиль или в оболоч­ковые формы (рис, 147, III). Отсюда принцип технологичности требует со­здания машин, наиболее приспособленных к данным конкретным услови­ям производству.

Рис. 147

Предположим теперь, что перед вами чертежи спроектированного изде­лия в нескольких возможных вариантах. Какими критериями следует ру­ководствоваться, чтобы выбрать из них наилучший вариант?

Оценка технологичности конструкции изделия может быть двух видов: качественной и количественной.

Вид оценки характеризует метод сравнения конструктивных решений и обоснованного выбора оптимального варианта конструкции изделия. Ка­чественная оценка связана с выбором лучшего конструктивного реше­ния и определении степени различия технологичности сравниваемых вари­антов. Количественная оценка выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований тех­нологичности конструкции.

Для всех видов изделий по ГОСТ 14.201-83 при отработке конструкции на технологичность ставятся следующие задачи:

1 — снижение трудоемкости изготовления изделия. Оно зависит от многих факторов, главными из которых следует считать стандартизацию, унифика­цию составных частей изделий и их элементов, типизацию технологических процессов изготовления, технического обслуживания и ремонта изделия;

2 — стандартизация составных частей изделия, являющихся сборочны­ми единицами (блоки, агрегаты) или деталями (крепежные изделия и др.). Используя в конструкции изделия стандартные составные части, обеспечи­вают их взаимозаменяемость;

— унификация составных частей изделия. Она включает: использова­ние в проектируемых изделиях составных частей конструкций, обработан­ных на технологичность и освоенных в производстве, сокращение количе­ства наименований и типоразмеров (см. гл. I, п. 1 и 4), составных частей из­делия и применяемых материалов;

1 — унификация элементов конструкции деталей. Это касается посадок, классов точности, шероховатости поверхностей, резьб, шлицев, шпонок, модулей зубьев, диаметров отверстий и др;

2 — возможность применения типовых технологических процессов сбор­ки, обработки, контроля, испытаний, технического обслуживания и ремон­та. Применение типовых технологических процессов создает условия для повышения уровня его механизации и автоматизации, сокращения сроков изготовления, обслуживания и ремонта изделий.

Последовательность решения задач технологичности конструкции на различных стадиях проектирования приведена на рис. 148. Из рис. 148 видно, что наибольшее значение имеют конструктивные решения на пер­вых стадиях проектирования, когда определяются основные конструктивно-технологические признаки конструкции, предопределяющие в основ­ном ее технологичность.

100%

Рис. 148

Познакомимся теперь с технологическими требованиями, предъявляе­мыми как к отдельным деталям, так и к механизму, машине в целом.

Накопленный опыт в области технологии машиностроения позволил на­метить конкретные примеры конструктивных решений, которые могут рас­сматриваться как рекомендации, заслуживающие внимания при проекти­ровании деталей, сборочных единиц, машин и механизмов.

Конструкторы в большинстве своем люди, обладающие образным мы­шлением и хорошей зрительной памятью. Для них чертежи и эскизы го­ворят гораздо больше, чем многие страницы объяснений. Поэтому почти каждое положение, приводимое ниже, сопровождается конструктивны­ми примерами.

 

14. Припуски на обработку и методы их определения

Последовательным удалением с заготовки детали слоев металла в процессе механической обработки обеспечиваются ее заданные точность и качество поверхности.

Припуск на обработку

Слой металла, удаляемый с поверхности исходной заготовки в процессе механической обработки с целью получения готовой детали, называется общим припуском на обработку.

Промежуточным припуском называют слой металла, удаляемый при выполнении технологического перехода обработки резанием. Промежуточный припуск измеряется по перпендикуляру к обработанной поверхности и равен разности размеров, полученных после предшествующего и после выполняемого переходов.

Слой металла, удаляемый при выполнении технологической операции, называют операционным припуском.

Установление правильных размеров припусков на обработку является ответственной технико-экономической задачей, так как чрезмерно большие припуски приводят к непроизводительным потерям металла, превращаемого в стружку; к увеличению трудоемкости механической обработки; к повышению расхода режущего инструмента и электрической энергии; к увеличению потребности в оборудовании и рабочей силе. При этом затрудняется построение операций на настроенных станках, снижается точность обработки в связи с увеличением упругих отжатий в технологической системе и усложняется применение приспособлений.

Недостаточные припуски также нежелательны, поскольку не обеспечивают при обработке резанием удаления дефектного поверхностного слоя, получения необходимой точности и качества обработанных поверхностей, увеличивают вероятность брака при обработке. Следовательно, величина припуска должна быть оптимальной, обеспечивающей получение высококачественной продукции с наименьшей себестоимостью.

Припуск на обработку резанием определяется опытно-статистическим и расчетно-аналитическим методами.

Опытно-статистический метод широко используется в машиностроении, и припуск по нему устанавливается суммарно на полную обработку резанием, без учета составляющих его элементов, с использованием опытных данных припусков на обработку аналогичных деталей.

Расчетно-аналитический метод определения припуска на обработку разработан В. М. Кованом. В его основу положены анализ погрешностей, присущих каждому методу обработки, закономерность уменьшения погрешностей предшествующей обработки, ликвидация погрешностей предшествующей обработки и законы суммирования погрешностей.

Точность выполнения заготовок и точность, получаемая в результате смежной предшествующей обработки, характеризуются:

отклонением от заданных размеров (поле допуска на размер

погрешностью формы (часть допуска на размер §,_]>;

высотой неровности профиля (Яг или Яа) Я,.,;

глубиной дефектного поверхностного СЛОЯ Т,-и

отклонением от заданного положения обрабатываемой поверхности (пространственные отклонения Р/_,).

Отклонение от заданного размера и погрешность формы компенсируются допуском на заданный размер предшествующего технологического перехода б,.,.

Высота неровностей Дгм и глубина Т,.х дефектного поверхностного слоя, полученные на предшествующем технологическом переходе, являются составляющими припуска на выполняемый переход.

Схема формообразования припуска на обработку показана на рис. 6.1. Слой А представляет собой удаляемую часть дефектного поверхностного слоя; слой Б — неудаляемая часть дефектного поверхностного слоя (наклеп и переходная зона); слой В — структура исходного металла.

Минимальные промежуточные припуски для определения размеров по всем технологическим переходам от готовой детали до исходной заготовки можно определить по формулам: для асимметричного припуска

для противолежащих поверхностей, обрабатываемых пара; лельно:

При обработке наружных и внутренних поверхностей вращения пространственные отклонения р, _, и погрешность установки Еу могут иметь любое направление, поэтому их суммируют по правилу квадратного корня, а их значения выбираются по справочникам.

При обработке плоскостей направления векторов р, _, и Еу совпадают, поэтому их суммируют арифметически.

15. Этапы проектирования технологических процессов

В целом проектирование технологических процессов обработки деталей и сборки узлов представляет собой сложную, трудоемкую и многовариантную задачу. Поэтому его выполняют в несколько последовательных этапов.

Вначале делают предварительный проект технологического процесса; на последующих стадиях его уточняют и конкретизируют на основе детальных технологических расчетов. Последовательным уточнением предварительного проекта получают законченные разработки технологического процесса. Правильное решение удается получить только после разработки и сравнения нескольких технологических вариантов.

Степень проработки технологического процесса в деталях зависит от типа производства. В условиях массового производства технологические процессы разрабатывают подробно для всех деталей изделия. Такие процессы называют операционными. Технологическая документация на них содержит подробную информацию об операциях и переходах, режимах обработки и межоперационных размерах деталей, инструменте, оснастке и т.д. В единичном производстве ограничиваются сокращенной разработкой технологических процессов, так как подробная разработка их в данных условиях экономически не оправдывается. Эти технологические процессы называют маршрутными.

Процесс проектирования содержит взаимосвязанные и выполняемые в определенной последовательности этапы, к которым относятся:

• определение типа производства и методов работы;

выбор метода получения заготовки и установление предъявляемых к ней требований;

выбор и обоснование технологических баз;

назначение маршрута обработки отдельных поверхностей и составление маршрута обработки детали в целом;

расчет припусков, установление технологических допусков и предельных размеров заготовки на отдельных стадиях обработки;

уточнение степени концентрации операций технологических переходов;

выбор обрабатывающего оборудования, технологической оснастки н инструментов;

расчет режимов резания;

определение настроечных размеров;

установление норм времени и квалификации рабочих на операциях;

оформление технологической документации.

Взаимосвязь этапов проектирования и многовариантность частных и общих решений поставленной задачи хорошо видна из рассмотрения укрупненной схемы (рис. 15.2) последовательного выполнения этапов проектирования технологии механической обработки заготовки применительно к условиям массового производства. Общие и частные варианты (выполнения отдельных этапов) показаны штриховыми разветвляющимися линиями. Отдельные этапы, например расчет темпа и определение типа производства, расчет режимов резания, установление нормы времени на обработку, решаются однозначно по предварительно установленным условиям и исходным данным.

При проектировании технологических процессов обработки сложных деталей суммарное число возможных вариантов может быть весьма значительным. Оптимиза