Исходными данными для создания технологического процесса механической обработки и сборки изделия являются следующие:
1) служебное назначение машины или детали;
2) технические условия и нормы, определяющие служебное назначение изделия;
3) рабочие чертежи изделия;
4) данные о количестве изделий намеченных к выпуску в единицу времени (год, квартал, месяц);
5) общее количество изделий, намеченных к выпуску по неизменным чертежам;
6) условия, в которых предполагается организовать и осуществлять подготовку, изготовление и выпуск изделий (вновь создаваемый или действующий завод);
7) местонахождение завода (возможность кооперирования с другими заводами, условия снабжения и т.д.);
8)наличие и перспективы подготовки кадров;
9) плановые сроки подготовки и освоения новой машины и организация ее выпуска.
Последовательность построения реализации технологического процесса:
1) ознакомление со служебным назначением машины;
2) изучение и анализ технических условий и различных норм, определяющих служебное назначение машины;
3) ознакомление с намечаемым количественным выпуском машин в единицу време-ни и по неизменным чертежам;
4) изучение рабочих чертежей машины и их анализ;
5) разработка технологического процесса общей сборки машины;
6) анализ служебного назначения сборочных единиц и составление их;
7) изучение служебного назначения деталей, анализ технических условий на них;
8) выбор наиболее экономичного технологического процесса получения заготовок с учетом служебного назначения и масштаба выпуска;
9) разработка наиболее экономичного технологического процесса изготовления деталей;
10) планировка оборудования и рабочих мест;
11) проектирование и изготовление инструмента, технологической оснастки и оборудования;
12) внесение в технологический процесс всех коррективов для исправления ошибок и недочетов, обнаруженных во время, внедрения технологических процессов в производство.
В качестве примера рациональной последовательности разработки технологического процесса рассмотрим технологические процессы обработки ступенчатого вала и детали типа втулка.
В зависимости от конструкции и масштаба выпуска технологический процесс изготовления ступенчатого вала может быть различен.
Основными базами большинства валов являются поверхности его опорных шеек. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей, как правило, затруднительно, особенно при обработке вала с одной или двух установок, что очень важно при автоматизации технологического процесса.
Поэтому при большинстве операций за технологические базы принимают поверхности центровых отверстий с обоих торцов заготовки, что позволяет обрабатывать почти все поверхности ступенчатого вала на единых базах с установкой его в центрах. В связи с этим механическую обработку валов начинают с операции подготовки технологических баз - подрезания торцов и их зацентровки. В зависимости от вида производства (единичное, Среднесерийное, массовое) эту операцию можно производить на Токарных и револьверных, на центровальных и фрезерно-центровальных станках.
Наружные поверхности ступенчатых валов обтачивают на Токарных, токарно-опировальных, горизонтальных многорезцовых станках, на вертикальных одношпиндельных и многошпиндельных автоматах, а также на токарных станках с ЧПУ и токарных станках с копировальными устройствами.
В серийном и особенно в крупносерийном производстве широкое распространение находят многорезцовые и токарно-копировальные станки, полуавтоматы и автоматы.
Однопроходная копировальная и однопроходная многорезцовая обработка ступенчатых валов обеспечивает точность 9-11-го валитета. Многорезцовая обработка может оказаться эффективнее копировальной для валов, имеющих большую длину и диаметры, и большие перепады ступеней.
Технологический процесс механической обработки детали втулка также начинается с подготовки технологических азов, в качестве которых используют поверхность отверстия и один из торцов. При обработке технологических баз (первая операция) втулку крепят в самоцентрирующих трехкулачковых патронах. В зависимости от масштаба выпуска обработка технологических баз осуществляется на токарных стан-ках, токарно-револьверных станках, одно- и многошпиндельных автоматах и полуавтоматах.
На последующих операциях обрабатывают все наружные поверхности втулки за одну установку, базируя втулку по отверстию и обработанному торцу. Заготовку крепят на жестких или разжимных оправках. Обработку осуществляют на токарных, токарно-револьверных станках, токарных станках с ЧПУ, многорезцовых станках, а также на одно- или многошпиндельных автоматах и полуавтоматах.
Каждому методу обработки соответствуют определенные достижимые точность получаемого размера и шероховатость поверхности. Поэтому метод окончательной обработки предопределяется чертежом детали. Каждому методу обработки соответствует некоторое оптимальное значение припуска. Общий припуск, как правило, превышает значение, допускаемое этого метода. Поэтому можно определить и методы предшествующей обработки.
Например, при обработке ступени вала до диаметра при использовании в качестве заготовки проката последовательных шин, технологических переходов следующая:
1) черновое точение,
2) чистовое точение;
3) шлифование.
В данном случае и новое точение необходимо для приближения формы и размеров заготовки к форме и размерам детали. Содержание технологических переходов зависит от точности исходной заготовки. Например, если для изготовления гладкого вала используют калиброванный прокат, то наружная токарная обработка исключается и применяется только шлифование.
Определив первый и окончательный технологические переходе устанавливают необходимость промежуточных переходов. Например, при обработке отверстия по 7-му квалитету точности. После чернового растачивания (1-й переход) недопустимо чистовое развертывание, так как точность и качество поверхности после первого перехода не обеспечивают качественного выполнения чистового развертывания.
На данном этапе разработки технологического процесса режимы обработки не рассчитывают.
Необходимо развитие малооперационных технологических процессов, когда детали и изделия получают с помощью минимального числа технологических и вспомогательных операций при максимальной их концентрации на единицу производственной площади.
Выбор вида технологического процесса по следующим показателям.
1. По методу разработки - унифицированный или единичный технологический процесс. Если унифицированный, то типовой или групповой технологический процесс. В соответствии со стандартами ЕСТПП, определяющими правила разработки технологических процессов, их проектирование ведётся в следующем порядке: -
определение кода детали по классификатору; - группирование деталей по признакам конструктивной и технологической общности для определения возможности и
целесообразности разработки унифицированных технологических процессов; - в случае невозможности разработки группового или типового технологического процесса, разрабатывают единичный технологический процесс на базе прогрессивных решений внедренных на производстве.
2. По назначению - проектный, рабочий или перспективный. Проектный разрабатывается без "привязки" к конкретному предприятию. Рабочий можно запускать в производство. Для внедрения перспективного технологического процесса необходимо выполнить определенные научно-исследовательские работы и внедрить его в производство.
3. На стадии проектирования осуществляется выбор литер. Это условное обозначение, вносимое как в чертеж детали, так и в технологическую документацию. Принятые обозначения: П - предварительный проект, О - опытный образец, А - установочная
серия, Б -установившееся серийное и массовое производство, И- единичное производство.
4. По степени детализации оформления - маршрутный, маршрутно-операционный или операционный. Маршрутное описание - это сокращенное описание всех
технологических операций в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов. Операционное описание - это полное описание всех технологических операций в последовательности их выполнения с указанием переходов и технологических режимов. Маршрутно-операционное - это сокращенное описание технологических операций в маршрутной карте, но полное описание отдельных операций.
3. Выбор заготовки. На выбор заготовки влияют: конструкция детали и тип
производства. Это отражено в отдельной лекции.
4. Выбор комплекта технологических баз. Правила выбора баз приведены в отдельной лекции.
5. Разработка маршрута обработки детали. Разработка технологического маршрута, определяющего последовательность и содержание технологических операций, является наиболее важной работой.
В первую очередь следует руководствоваться дифференциацией и концентрацией операций. Дифференциация это расчленение процесса на ряд простых операций, нередко содержащих всего один переход. Преимущество - простота операций, а отсюда и возможность подбора простого дешевого оборудования, простого стандартного
инструмента, приспособлений и возможность использования низкоквалифицированных рабочих и настройщиков. Недостатки - снижение точности за счет неоднократной смены баз и удлинение производственного цикла. Концентрация - построение процесса с применением возможно меньшего количества операций, за счет их усложнения. Здесь точность повышается, длительность производственного цикла снижается, но оборудование и наладка усложняются, увеличивается вспомогательное время наладки станка, требуется высококвалифицированные наладчики. Примером концентрации операций является внедрение станков с программным управлением, обрабатывающие центры и т.п. Критерий выбора, конечно, эффективность процесса, более высокая производительность и низкая себестоимость при обеспечении высокого качества.
Выбор маршрута зависит от правильного выбора баз, определяющими точность в процессе обработки, руководствуясь правилами, рассмотренными в другой лекции.
Маршрут разбивается на черновые и чистовые операции в целях обеспечения точности, сохранения точностных характеристик на станках, а также проведения вначале ответственных операций, где брак более возможен, а в конце процесса - мало ответственных операций.
Такая последовательность позволит производить меньше затраты при изготовлении ответственных, дорогостоящих деталей. Например, корпусных, литых и т.п. изделий.
Маршрут разбивается на отдельные части при выполнении термических операций. Включают при необходимости слесарные операции /например, зачистка заусенцев/, округление кромок, рихтовка, а также другие операции /например, контроль, промывка,
термическая обработка, нанесение антикоррозионного покрытия. Дополнительные обстоятельства, влияющие на последовательность операций и переходов: точность базовых поверхностей часто требуется более высокая, чем точность поверхностей
обрабатываемых с помощью этих баз. Это основные положения при выборе маршрута обработки, которые корректируются для каждой конкретной детали. Для унифицированных технологических процессов выбор маршрута упрощается.
Выбор оптимального технологического процесса. Выбор оптимального варианта производится по экономическим расчетам или по приоритетным факторам. Наиболее экономичный вариант технологического процесса определяется путем сравнения
себестоимости изготовления партии деталей. Такой расчет производится в тех случаях, когда нет уверенности, какой из вариантов технологического процесса более эффективен (экономичен). Иногда берется в сравнение лишь часть технологического процесса, по которой есть сомнение: выбор заготовки, раскрой, применение отдельных операций. Себестоимость изготовления партии дели можно представить упрощенной формулой: С = А + ВN, где: А - капитальные затраты, например, изготовление литьевой формы, станочных приспособлений и т.п., В – текущие затраты, например, зарплата рабочего, амортизация оборудования, стоимость электроэнергии и т.п. Эти зависимости можно представить графически.