Проектирование маршрутного технологического процесса

На основе анализа базового ТП, рассмотренного в п.3.6, проектируется новый маршрутный ТП изготовления детали. При этом следует руководствоваться следующими соображениями:

1) в первую очередь следует обрабатывать поверхности, принятые за чистые (обработанные) технологические базы;

2) последовательность обработки зависит от системы простановки размеров. В начало маршрута выносят обработку той поверхности, относительно которой на чертеже координировано большее число других поверхностей;

3) при невысокой точности исходной заготовки сначала следует обрабатывать поверхности, имеющие наибольшую толщину удаляемого материала (для раннего выявления литейных и других дефектов, например раковин, включений, трещин, волосовин и т.п., и отсеивания брака). Далее последовательность операций необходимо устанавливать в зависимости от требуемой точности поверхности: чем точнее должна быть поверхность, тем позднее ее необходимо обрабатывать, так как обработка каждой последующей поверхности может вызывать искажение ранее обработанной поверхности (снятие каждого слоя металла с поверхности заготовки приводит к перераспределению остаточных напряжений, что и вызывает деформацию заготовки). Последней нужно обрабатывать ту поверхность, которая является наиболее точной и ответственной для работы детали в машине;

4) операции обработки поверхностей, имеющих второстепенное значение и не влияющих на точность основных параметров детали (сверление мелких отверстий, снятие фасок, прорезка канавок, удаление заусенцев и т.п.), следует выполнять в конце технологического процесса, но до операций окончательной обработки ответственных поверхностей. В конец маршрута желательно также выносить обработку легкоповреждаемых поверхностей, к которым относят, например, наружные резьбы, наружные зубчатые поверхности, наружные шлицевые поверхности и т.п.;

5) в том случае, когда заготовку подвергают термической обработке, для устранения возможных деформаций нужно предусматривать правку заготовок или повторную обработку отдельных поверхностей для обеспечения заданных точности и шероховатости. Однако некоторые виды термической, химико-термической и гальванической обработок усложняют ТП. Например, при цементации требуется науглеродить отдельные участки заготовки. Остальные участки защищают омеднением или оставляют на них припуск, который удаляют при механической обработке после цементации, но до закалки.

При изготовлении прецизионных (высокоточных) деталей маршрут механической обработки делят на стадии: предварительную (черновую), промежуточную (чистовую) и окончательную (отделочную). На первой снимают основную массу металла в виде припусков и напусков на всех поверхностях: на второй постепенно повышают точность поверхностей (для некоторых поверхностей она может быть окончательной стадией); на третьей обеспечивают заданные точность и качество поверхностного слоя.

Изложенные принципы построения маршрутов не во всех случаях являются обязательными. При жесткой заготовке и относительно малых обрабатываемых поверхностях окончательную обработку можно выполнять и в начале маршрута. Принцип разделения маршрута на стадии черновой, чистовой и отделочной обработки в определенной степени противоречит также принципу концентрации технологических переходов в одной операции, когда можно совместить черновую и чистовую обработки (например, при изготовлении корпусных деталей из отливок и штамповок на агрегатных станках, на станках с ЧПУ типа “обрабатывающий центр”). Правильное составление маршрута изготовления детали определенного класса (конфигурации) и уровня точности может быть успешно выполнено на базе типового маршрутного ТП.

В массовом производстве содержание и объем операций определяют их длительностью, которая должна быть равной или кратной такту. На состав операции влияет также необходимость уменьшения числа переустановок заготовки со станка на станок, что имеет большое значение для обработки деталей, имеющих большую массу. При разработке маршрута изготовления детали по отдельным операциям устанавливают также тип станков и другого технологического оборудования.

Выбор типа станка, прежде всего, определяется возможностью обеспечить определенное формообразование, выполнение технических требований, предъявляемых к изготавливаемой детали в отношении точности формы, расположения и шероховатости поверхностей. Если эти требования выполнимы на различных станках, то при выборе учитывают следующие факторы:

1) соответствие основных размеров станка габаритным размерам обрабатываемой заготовки или нескольких одновременно обрабатываемых заготовок;

2) соответствие производительности станка годовой программе выпуска деталей или нескольких одновременно обрабатываемых заготовок;

3) возможность полного использования станка, как по времени, так и по мощности;

4) наименьшая затрата времени на обработку (минимальное станковремя);

5) наименьшая себестоимость обработки (ориентировочная или сравнительная);

6) наименьшая отпускная цена станка;

7) реальная возможность приобретения станка.

Для определенного типа производства необходимо руководствоваться следующими рекомендациями по выбору станков. Для единичного производства чаще всего применяют станки, отличающиеся гибкостью и универсальностью формообразования поверхностей, большим диапазоном габаритов обрабатываемых поверхностей и отсутствием автоматизации. К их числу можно отнести универсальные станки с ручным управлением серийного производства, например токарно-винторезные, токарно-карусельные, радиально- и вертикально-сверлильные, горизонтально-фрезерные, консольные, кругло-шлифовальные и т.п. В мелкосерийном и среднесерийном производствах для обработки партий заготовок используют станки с меньшей универсальностью, но с большей производительностью и с автоматизацией управления: токарно-револьверные полуавтоматы, сверлильные одно- и многошпиндельные полуавтоматы, токарно-винторезные с ЧПУ, вертикально-сверлильные с ЧПУ и др. Узкая специализация, высокая производительность и высокий уровень автоматизации характерен для станков крупносерийного и массового производств; к ним можно отнести агрегатные станки, гибкие автоматические линии из станков с ЧПУ, жесткие автоматические линии из агрегатных и специальных станков.

Одновременно с выбором станка надо установить вид станочного приспособления, необходимого для выполнения на данном станке намеченной операции. Если требующееся приспособление является принадлежностью станка (патрон, тиски, люнет и т.п.), то указывают только его наименование. При использовании универсально-сборочного приспособления универсального типа (тиски, делительные универсальные головки, поворотные столы и т.п.). В крупносерийном и массовом производствах широко применяют главным образом специальные приспособления, которые сокращают основное и вспомогательное время больше, чем универсальные, при более высокой точности обработки.

При выборе станка и приспособления для каждой операции необходимо определить и режущий инструмент, обеспечивающий достижение наибольшей производительности, требуемых точности и шероховатости обработанной поверхности, в маршрутной карте указывают наименование, марку материала и номер стандарта.

Применение того или иного типа инструмента зависит от следующих основных факторов: вида станка; метода обработки; материала обрабатываемой заготовки, ее размера и конфигурации, требуемых точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей; типа производства. При выборе инструмента и установлении метода обработки назначают измерительный инструмент, необходимый для определения размеров поверхностей заготовки и других ее параметров точности. В маршрутную карту заносят наименование, тип, размер. В единичном производстве, когда размеры изготавливаемых деталей весьма разнообразны, применяют измерительный инструмент универсального назначения: линейки, штангенциркули, микрометры, нутромеры, глубиномеры, штихмассы и т.п. В серийном и массовом производствах применяют специальный измерительный инструмент – калибры, пробки, шаблоны, а также измерительные приспособления, часто многоместные и автоматизированные.

При разработке маршрутного ТП составляется маршрутная карта, в которую заносят наименование операций, их краткое содержание, технологические базы, тип оборудования и оснастку (см. п. 5.2).

При разработке операций обработки заготовок необходимо решить следующие задачи:

1) определить рациональную структуру операции, что позволит составить или уточнить содержание, последовательность выполнения и возможность совмещения во времени переходов операции;

2) выбрать СТО;

3) выбрать средства механизации и автоматизации выполнения операций (например, определить модель оборудования), включая транспортные устройства для перемещения заготовок;

4) назначить и рассчитать режимы резания;

5) определить нормы времени;

6) установить настроечные размеры и составить схемы наладки.

Построение операции – многовариантная задача. Возможные варианты оценивают по производительности и себестоимости.

Разрабатывая операцию, стремятся к уменьшению времени выполнения технологической операции (нормы времени). При точном методе работы время изготовления единицы продукции увязывают с тактом выпуска.

Выбранный маршрутный ТП оформляется в виде табл. 3.5, которую целесообразно расположить на отдельной странице (нескольких страницах) вдоль длинной стороны листа.

Для обработки самой точной поверхности детали проектируется необходимое (достаточное) количество операций (переходов) по коэффициенту уточнения.

Необходимое общее уточнение рассчитывается по формуле

, (3.7)

где Т_заг – допуск на изготовление заготовки (принимается по чертежу заготовки), мм;

Т_дет – допуск на изготовление детали (принимается по чертежу детали), мм.

Таблица 3.5

Маршрутный технологический процесс изготовления вала

Номер операции	Наименование и краткое содержание операции	Модель станка, приспо- собление	Режущий инструмент, размеры, марка инструм. материала	Технологи-ческие базы
	Фрезерно-центровальная 1. Фрезерование торцов. 2. Сверление центровых отверстий	МР-77	Фреза торцевая 125; Т5К10. Сверло центров. Ø4; Р6М5	Поверхности заготовки Ø40, Ø60, торец
	Токарная с ЧПУ 1. Черновое точение поверхностей Ø37, Ø42, Ø50. 2. Чистовое точение поверхностей Ø35, Ø40. 3. Точение фасок. 4. Точение канавки	16К20Ф3	Резец проходной 16х25;Т5К10. Резец канавочный 16х25; Т5К10	Центровые отверстия
	Вертикально-фрезерная 1. Фрезерование шпоночного паза (в=12Н9, =30)	6М12П	Фреза шпоночная Ø12; Р6М5	Цилиндрич. поверхности Ø35, Ø50, торец
	Термическая Закалить	Установка высокой	для закалки токами частоты
	……………………………
	Контрольная	Контрольно	-испытательное оборудование

С другой стороны уточнение определяется как произведение уточнений, полученных при обработке поверхности на всех операциях (переходах) принятого ТП,

, (3.8)

где ε_i – величина уточнения, полученного на i – ой операции (переходе);

n – количество принятых в ТП операций (переходов) для обработки поверхности.

Промежуточные значения рассчитываются по следующим формулам

, (3.9)

где Т₁, Т₂, Т₃, …,Т_n –допуски размеров, полученные при обработке детали на первой, второй и т.д. операциях.

Точность обработки поверхности по принятому маршруту будет обеспечена, если соблюдается условие

. (3.10)

Значения допусков Т₁, Т₂, Т₃, …,Т_n принимаются из справочника [39].

В качестве примера рассмотрим обработку поверхности вала.

Исходные данные: размер детали Ø55к6 _; размер заготовки Ø60 .

Допуск заготовки Т_заг = 2,8 мм, допуск детали Т_дет = 0,019мм.

Необходимое общее уточнение рассчитываем по формуле (3.7)

.

Для обработки поверхности Ø55к6 принимаем следующий маршрут:

- черновое точение;

- чистовое точение;

- шлифование предварительное;

- шлифование тонкое.

Из справочника [39] выписываем допуски на межоперационные размеры: Т₁ = 0,46 мм (квалитет точности IT13); Т₂ = 0,074мм (квалитет точности IT9); Т₃ = 0,046мм (квалитет точности IТ8). Тонкое шлифование согласно той же таблице может обеспечивать точность по пятому квалитету (IT5), хотя по чертежу детали требуется только шестой квалитет. Принимаем Т₄ = 0,013мм (IТ5).

Рассчитываем промежуточное значение уточнений по формуле (3.9)

.

Определяем общее уточнение для принятого маршрута обработки по формуле (3.8)

.

Полученное значение ε_пр показывает, что при принятом маршруте точность обработки поверхности Ø55к6 обеспечивается, так как выполняется условие по (3.10) , т.е. 147,38<215,89.