Питання для самоперевірки
1 Точність та її показники щодо деталей машин.
2 Точність розмірів. Номінальний і дійсний розміри. Квалітет.
3 Похибки форми циліндричних поверхонь та площин.
4 Економічна та досяжна точність.
5 Досягнення точності методом пробних ходів та вимірів.
6 Методи досягнення точності на налагодженому верстаті.
7 Методи досягнення точності замикаючої ланки при складанні.
8 Шорсткість поверхні та її показники.
9 Вплив шорсткості поверхні на її експлуатаційні якості.
10 Технологічні методи впливу на якість поверхні.
Тема 4 Основи проектування технологічних процесів
4.1 Основні принципи проектування технологічних процесів.
4.2 Вихідна інформація для проектування технологічних процесів.
4.3 Основні етапи, послідовність та методи проектування технологічних процесів.
4.3.1 Методи проектування технологічних процесів.
4.3.2 Визначення типу виробництва, такту випуску і партії запуску.
4.3.3 Відпрацювання конструкції виробу на технологічність.
4.3.4 Вибір способу виготовлення вихідної заготовки.
4.3.5 Призначення припусків на обробку поверхон.
4.3.6 Формування маршруту обробки заготовки.
4.3.7 Вибір верстатів, пристосувань, інструменту.
4.3.8 Технічне нормування виконання операцій.
4.1 Основні принципи проектування технологічних процесів
При проектуванні усіх видів технологічних процесів (ТП) необхідно дотримуватись таких основних принципів:
· технічний, сутність якого полягає в розробці ТП виготовлення виробів відповідної якості;
· економічний, що складається в розробці ТП виготовлення виробів з мінімальними витратами;
· екологічний, що передбачає при реалізації розробленого ТП мінімальний збиток працівникам, які його реалізують, а також навколишньому середовищу.
4.2 Вихідна інформація для проектування ТП
Усю вихідну інформацію для проектування ТП можна поділити на три типи:
· базова - креслення машини, складальної одиниці, деталі, обсяг випуску з урахуванням відсотка запасних частин, терміни випуску виробів, дані про виробничу систему (застосовувані способи одержання заготовок та ін.);
· керівна – інструкції з охорони праці, типові ТП, стандарти з проектування й оформлення технологічних процесів та ін.;
· довідкова - каталоги устаткування, оснащення, режимів обробки, норм часу та ін.
При цьому слід пам'ятати, що при проектуванні робочих технологічних процесів базові і довідкові дані повинні відбивати дійсний
стан виробничої системи, а для перспективних ТП можна використовувати каталоги нового перспективного обладнання й оснащення.
4.3 Основні етапи, послідовність та методи проектування ТП
Проектування технологічних процесів механічної обробки і складання є багатоваріантним завданням. За своєю суттю це є процес переробки вихідної інформації, що є недостатньою і неточною в кінцеві технологічні рішення. Процес проектування багатоетапний, пов'язаний із синтезом нових даних на кожному етапі, що поповнюють вихідні дані. У результаті багатоваріантності рішень, наприклад, при призначенні способів обробки окремих поверхонь або виборі верстата необхідне виконання оптимізаційних розрахунків. Процес проектування ТП є ітераційним, тобто з можливим поверненнями до раніше прийнятих рішень і їх корекцією.
У цілому в процесі проектування можна виділити три великих етапи:
· збір і аналіз вихідної інформації;
· вироблення технологічних рішень;
· техніко-економічне обґрунтування й оформлення ТП.
Послідовність проектування в межах цих етапів може бути надана у вигляді нижченаведеного укрупненого алгоритму ( див. рис.4.1).
4.3.1 Методи проектування технологічних процесів
Розрізняють такі методи проектування технологічних процесів: неавтоматизоване, автоматизоване, автоматичне.
Неавтоматизоване проектування — проектування, при якому всі перетворення описів об’єкта, а також подання описів різними мовами (креслення, технологічна документація тощо), здійснює людина. При неавтоматизованому проектуванні більшість його етапів, пов'язаних з аналізом технічних умов, виробом заготовки, визначенням способу базування, формуванням структур операцій та встановленням їx послідовності, вирішуються на основі інтуїції та досвіду технолога. При їх вирішенні технолог використовує нормативні та довідкові рекомендації, типові рішення, а також виконує деякі розрахунки.
Автоматизоване проектування – проектування, при якому окремі перетворення описів об’єкта, а також подання описів різними мовами, здійснюють взаємодією людини i EOM.
Рисунок 4.1 – Укрупнений алгоритм проектування ТП
Автоматичне проектування — проектування, при якому всі перетворення описів об’єкта, а також подання описів різними мовами здійснюються без участі людини.
В умовах автоматизованого проектування на ЕОМ покладається розв’язання в першу чергу задач, сутність яких можна формалізувати і подати у вигляді функціональних або структурно-схемних зв'язків, наприклад, різноманітні розрахунки, визначення кількості ступенів обробки окремих поверхонь деталі, вибір оптимальних умов зняття напуску та ін. Подальший розвиток теорії проектування та обчислювальної техніки дає змогу поступово передавати ЕОМ також i розв’язання творчих задач.
У сучасних системах автоматизованого проектування ТП (САПР ТП), наприклад, КОМПАС ТМ, АВТОПРОЕКТ та ін., розв’язання технологічних завдань виконується в діалоговому режимі взаємодії технолога-проектувальника з ЕОМ через індивідуальний термінал – дисплей. За його допомогою він отримує повідомлення від ЕОМ через такий проміжок часу, який не порушує швидкості природного ходу його думки. Діалоговий режим ефективний при вирішенні творчих завдань, коли потрібен евристичний підхід (розпізнавання геометричних образів деталей, розмірних i топологічних зв'язків між елементарними геометричними образами з метою оптимального вибору схем базування, проектування маршруту обробки, складання тощо). Ці та багато інших завдань можуть бути вирішені ефективно лише синтезом творчих процесів людини i «здібностей» машинних програм.
З точки зору принципів проектування розрізняють два методичних підходи. Перший базується на синтезуванні технологічного процесу на основі бази знань та прийняття рішень на рівні первинних визначень (перехід, установ, сумісність засобів оброки та інструментів тощо), другий — на основі використання типових або групових технологічних процесів та комплексних рішень, що накопичені багаторічним досвідом машинобудівного виробництва.
Синтезування технологічних процесів — досить складний, трудомісткий та важко формалізований процес, що вимагає глибоких знань, інтуїції, досвіду технолога.
Проектування технологічних процесів на основі типових або групових технологічних процесів не вимагає таких глибоких знань, легко формалізується та піддається автоматизації. Сьогодні практично всі діючі системи автоматизованого та автоматичного проектування технологічних процесів основані на використанні типових технологічних рішень.
4.3.2 Визначення типу виробництва, такту випуску, партії запуску
Як відомо, існує три типи виробництва: одиничне, серійне і масове. Визначення типу виробництва даного виробу може бути зроблено різними
методами. При укрупненому визначенні типу виробництва можна користуватися таблицями, що наведені в багатьох підручниках і довідниках. У цих таблицях тип виробництва є функцією обсягу випуску виробів і їх маси, або сумарної трудомісткості, або габаритів. Наприклад, таблиця 4.1.
Таблиця 4.1 – Орієнтовний (річний) обсяг випуску деталей, шт., за типами виробництва в механічних цехах
Максимальна маса заготовки (деталі), кг | Тип виробництва | ||
одиничне | дрібносерійне | середньосерійне | |
До 200 2000 30000 Більше 30000 | До 1000 20 5 3 | 1000 – 5000 20 – 500 5 – 100 3 - 10 | 5000 – 10000 500 – 1000 100 – 300 10 - 30 |
Максимальна маса заготовки (деталі), кг | Тип виробництва | |
великосерійне | масове | |
До 200 2000 30000 Більше 30000 | 10000 – 100000 1000 – 5000 300 – 1000 - | Більше 100000 5000 1000 - |
Для великосерійного і масового виробництва розраховують такт випуску (розділ 1.2.2).
Для дрібно - та середньосерійного виробництва розраховують оптимальну кількість виробів, що одночасно запускаються у виготовлення, (партія - N парт, якщо мова йде про деталі, і серія - N сер, якщо мова йде про машину в цілому). Обсяг партії може бути визначений різними методами, наприклад:
N·а
N парт = ------- шт., (4.2)
254
де Nпарт - кількість виробів, що одночасно запускаються у виготовлення;
N - обсяг випуску виробів;
а = 5-10 - кількість днів, на яку передбачений запас деталей для складання на складі;
254 - кількість робочих днів у році.
Якщо річний обсяг випуску рівномірно розподілений по місяцях, то кількість виробів (машин) у серії Nсер звичайно дорівнює місячній програмі випуску машин:
Nсер = 
шт. (4.3)
Є і інші способи розрахунку цих показників, а іноді розподіл річного обсягу продукції по місяцях може визначати замовник.
4.3.3 Відпрацювання конструкції виробу на технологічність
Одним з чинників, що суттєво впливає на характер технологічних процесів, є технологічність конструкції виробу та його складових частин. Конструкція виробів повинна не тільки забезпечувати їх експлуатаційні вимоги, а й вимоги до їх найбільш економічного виготовлення. Чим менші трудомісткість i собівартість виготовлення виробу, тим більше він вважається технологічним. Тому проектуванню технологічних процесів передує відпрацювання виробу на технологічність. Це зумовлено більш глибокими знаннями технолога конкретного виробництва: технічних та економічних можливостей, конкретного обладнання та інших чинників. Технологічна конструкція виробу повинна передбачати широке використання уніфікованих складальних одиниць, стандартизованих та нормалізованих деталей i їх елементів; мінімальну кількість оригінальних деталей. Технологічна конструкція виробу повинна відповідати вимогам складання i мати зручні складальні бази, мінімум підгінних робіт, можливість паралельного складання складальних одиниць.
Види i показники технологічності конструкцій наведені в ГОСТі 14.205—83, загальні правила відпрацювання конструкції виробу на технологічність - у ГОСТі 14.201—83.
Оцінка технологічності конструкції може бути двох видів: якісна i кількісна. Якісна характеризує технологічність конструкції узагальнено на підставі досвіду виконавця i проводиться на всіх стадіях проектування як попередня. ЇЇ характеризують показники добре —погано. Кількісна оцінка базується на визначенні відношення значень досягнутих показників до базових. При цьому за базові беруть показники машин, які є кращими світовими представниками такого виду продукції.
У ГОСТі 14.201-83 наведено типовий перелік показників технологічності, з якого розроблювач повинен вибирати мінімальну, але достатню їх кількість. Показники технологічності є інструментом спілкування між конструктором i технологом при сумісному відпрацюванні конструкції на технологічність. Рекомендується виконувати поетапне відпрацювання конструкції на технологічність в такому порядку:
- підібрати i проаналізувати вихідні (початкові) матеріали, необхідні для оцінки технологічності;
- визначити показники технологічності базової i призначеної до виготовлення конструкції;
- провести порівняльну оцінку i розрахунок рівня технологічності;
- розробити заходи щодо поліпшення показників технологічності.
Основними показниками технологічності конструкції виробу є трудомісткість, собівартість, матеріаломісткість i енергомісткість.
Трудомісткість виготовлення або ремонту виробу виражається сумою нормо-годин, витрачених на технологічні процеси виготовлення або ремонт всіх його складових частин i складання. Рівень технологічності конструкції щодо трудомісткості визначають за формулою 4.4:
, (4.4)
де То і Тб - очікувана (проектна) i базова трудомісткості виготовлення або ремонту виробу, нормо-годин.
Собівартість — сумарне (за всіма складовими частинами виробу) значення витрат на матеріали, заробітну плату виробничих робітників з нарахуваннями i накладних витрат. Собівартість є узагальнюючим показником якості виробу. Рівень технологічності конструкції за собівартістю
, (4.5)
Де Сo i Сб - очікувана (проектна) i базова собівартості виготовлення виробу, грн.
Матеріаломісткість характеризує кількість матеріалу, витраченого на виготовлення виробу одиниці маси. На практиці часто використовують матеріаломісткість як відношення маси виробу до одного з основних технічних його параметрів (наприклад, потужності).
Енергомісткість характеризує кількість паливно-енергетичних pecypciв, якi витрачаються на виготовлення виробу, наприклад, кВт, кал.
Piвнi технологічності виробу за матерiаломiсткістю i енергомісткістю визначаються аналогічно до рівнів технологічності з трудомісткості i собівартості.
Розроблені конструкції вважаються технологічними, якщо числові значення рівнів технологічності менші за одиницю. Існує також ряд інших
показників, котрі дають змогу конкретизувати ті чи інші конструктивні недоліки i визначити шляхи підвищення технологічності. До них належать рівні уніфікації деталей та їх конструктивних елементів, марок матеріалів, сортаментів матеріалів, розміри piзі, посадок тощо. На рисунку 4.2 наведені нетехнологічні рішення конструкції елементів деталей – вісь отвору 2 не перпендикулярна поверхні, що зумовлює необхідність проектування та виготовлення спеціального пристрою для свердлення. На другому прикладі отвір більш високої точності (7-й квалітет) запроектований як глухий, що не дає змоги обробляти його на прохід, а також використати прогресивні методи обробки, наприклад, протягування. В даному разі доцільніше більш точний отвір зробити наскрізним.
Після проведення аналізу технологічності всі пропозиції щодо змін конструкції повинні бути систематизовані в пояснювальній записці. Зміни, що не суперечать службовому призначенню виробу, після узгодження розроблювачем повинні бути внесені в конструкцію виробу.
Рисунок 4.2 – Приклади нетехнологічних рішень елементів деталей
4.3.4 Вибір способу виготовлення вихідної заготовки
Як відомо, в машинобудуванні використовують вихідні заготовки, отримані способами литва, пластичного деформування, різного профілю прокату, виготовлені з використанням зварювання, порошкової металургії тощо.
Перелічені вище способи виготовлення заготовок мають велику кількість методів їх реалізації, наприклад, литво можна отримати формуванням дерев’яних чи металевих моделей в землю або використовуючи кокіль, виплавлювані моделі та ін. Пластичне деформування може бути виконано як
в холодному, так і в гарячому стані з використанням різного виду штампів або без них (вільне кування). Заготовки з прокату мають різноманітну конфігурацію профілю від круглого та листового до дуже складного в поперечному перетині.
Призначення способу виготовлення вихідної заготовки технолог повинен виконувати, враховуючи такі характеристики:
- тип виробництва;
- матеріал деталі;
- габаритні розміри деталі, її складність та такі характерні параметри, як товщина стінок, перепад діаметрів ступеневого вала, діаметр отвору при використанні литва чи пластичного деформування.
Чим точніше виготовлена заготовка, чим ближче її форма і розміри наближаються до цих параметрів готової деталі, тим менший обсяг механічної обробки треба використати, але тим вища буде і собівартість виготовлення такої заготовки.
Крім того, технолог повинен враховувати можливості заготівельного виробництва підприємства щодо реалізації окремих методів виробництва заготовок. В іншому випадку виникне потреба виготовляти їх на інших підприємствах (за кооперацією), що теж спричинить певні витрати.
Рекомендації щодо областей використання різних способів отримання вихідної заготовки наведені в багатьох довідниках із технології машинобудування, а також розглядаються в суміжних курсах, наприклад, технологія конструкційних матеріалів, технологічні методи виробництва деталей машин.
Однак у кожному випадку призначення методу виготовлення вихідної заготовки технолог, відібравши множину технічно можливих методів, повинен провести економічне обґрунтування їх для вибору одного, найбільш доцільного для даних умов виробництва. При цьому необхідно витримувати таке співвідношення:
С вз = С виг. заг + å С i j Þ min, (4.6)
де Свз – сукупна собівартість вихідної заготовки і її обробки;
Свиг. заг – собівартість виготовлення самої заготовки;
С i j - собівартість виконання додаткових механічних операцій з видалення напусків тощо (при порівнянні декількох альтернативних варіантів).
4.3.5 Призначення припусків на обробку поверхонь
Сутність механічної обробки полягає у видаленні поверхневих шарів матеріалу заготовки для забезпечення необхідних розмірів, форми і якості поверхневого шару деталей. Величина шару, що знімається, визначає якість
деталі, трудомісткість, коефіцієнт використання матеріалу заготовки, надійність технологічних процесів, собівартість деталі та ін.
Припуском на обробку Z називають шар матеріалу, який необхідно видалити з поверхні заготовки в процесі її обробки. Поверхні, що не підлягають обробці, припусків не мають. Припуск із поверхні заготовки може бути знятий за одну операцію чи при виконанні декількох операцій.
Операційний припуск Zi - шар матеріалу, який необхідно видалити в одній операції (переході).
Загальний припуск Zзаг - це шар матеріалу, який видаляється з заготовки протягом всіх операцій для одержання необхідної форми, розміру і якості поверхневого шару готової деталі.
На рисунку 4.3 наведено класифікацію припусків у залежності від розміщення на заготовці.
Припуски можуть бути асиметричними і симетричними.
Асиметричними називають припуски, що знімаються з однієї поверхні чи з двох протилежних (рисунок 4.3а) послідовно.
Симетричними вважають припуски на внутрішніх або зовнішніх поверхнях обертання, а також однакові на двох протилежних поверхнях, які обробляють одночасно (рисунок 4.3б).
Іноді виготовлення складних заготовок з економічних і технічних причин недоцільно. Форма заготовки у таких випадках відрізняється від форми деталі істотно. Доданий до заготовки матеріал для спрощення її форми при виготовленні одержав назву напуску. Прикладом може бути заготовка колінчастого вала (рисунок 4.4).
 |
|
де Азаг – розмір заготовки; Zзаг – загальний припуск
 |
|
Крім класифікації припусків, згідно з характером розміщення на заготовці їх можна класифікувати за складом (рисунок 4.5):
Z - для асиметричних, 2Z – для симетричних.
- Zmin (2Zmin) – мінімальний;
- Zmax (2Zmax) – максимальний; Zmax i(2Zmax i) = Zmin i (2Zmin i) + Тi + Тi-1;
- Zном (2Zном) – номінальний; Zном i(2Zном i) = Zmin i (2Zmin i) + Тi-1.
Перелічені за складом припуски можуть бути як операційні з індексом Zi – ї операції, так і загальні з індексом Zзаг,.
4.3.5.1 Вихідні дані для розрахунку припусків
Вихідними даними для розрахунку припусків є:
- робоче креслення чи ескіз деталі з усіма розмірами та вимогами щодо необхідної точності і якості поверхневого шару;
- вид і спосіб виготовлення вихідної заготовки;
- маршрутний технологічний процес виготовлення деталі (обробки поверхні).
 |
Рисунок 4.5 - Склад операційних і загальних припусків (для вала)
4.3.5.2 Методи визначення припусків
Існують такі методи визначення припусків:
- дослідно-статистичний;
- розрахунково-аналітичний;
- у процесі розрахунку технологічних розмірних ланцюгів.
4.3.5.3 Сутність дослідно – статистичного методу
При використанні цього методу загальні та операційні припуски беруться з таблиць, що складаються на основі узагальнення і систематизації виробничих даних передових заводів. Такі таблиці належать (складовою частиною) до відповідних державних стандартів на заготовки, отримані різноманітними методами, наприклад [3].
За допомогою дослідно-статистичного методу можна розв’язати такі 2 задачі.
Задача 1 Визначити загальний припуск на механічну обробку, наприклад, за ГОСТом :
- розрахувати розмір заготовки;
- розподілити загальний припуск на операційні відповідно до точності операцій.
При цьому варто мати на увазі, що в державних стандартах наведені значення загальних номінальних припусків Zзаг. ном (2Zзаг. ном), показані на рисунку 3. Тому, додавши їх до номінального розміру деталі, одержимо номінальний розмір заготовки.
Приклад: розмір деталі 40-0,1.
Табличне значення загального припуску Zтабл =3 мм.
Розмір заготовки Аном = 40+3=
.
Операційні припуски при 2 і 3 етапах обробки (операціях) у маршруті обробки поверхні визначаються таким чином:
При 2 операціях: Zчорн= (70% Zтабл);
Zчист = (30% Zтабл).
Для нашого прикладу:
Zчорн = (3 х 0,7) =2,1 мм;
Zчист = (3 х 0,3) = 0,9 мм.
При 3 операціях: Zчор = (60% Zтабл) = 1,8 мм;
Zчист = (30% Zтабл) = 0,9 мм;
Zфініш = (10% Zтабл) = 0,3 мм.
Задача 2 Визначити операційні мінімальні припуски, наприклад, за [3, табл. 27-37] і, склавши їх, розрахувати розмір заготовки.
При цьому необхідно для кожної операції визначити допуск відповідно до економічного квалітета точності способу обробки і розміру поверхні, включаючи і допуск заготовки.
Номінальний розмір заготовки визначається за формулою (4.7) для охоплюваних поверхонь (валів) і до них прирівняних або за формулою (4.8) для охоплюючих поверхонь, (отвори) і до них прирівняних:
; (4.7)
, (4.8)
де Нном. дет – номінальний розмір деталі;
n – кількість операцій маршруту обробки поверхні, включаючи виготовлення заготовки;
Тi - допуск i – ї операції;
es (ES) – верхнє відхилення допуску;
ei (EI) – нижнє відхилення допуску.
Недолік цього методу полягає в тому, що припуски призначаються без урахування конкретних умов побудови технологічних процесів: загальні припуски - без урахування маршруту обробки даної поверхні, а проміжні – без урахування схеми установки заготовки і похибок попередньої обробки. Дослідно-статистичні розміри припусків у багатьох випадках завищені, тому що вони орієнтовані на умови обробки, при яких припуск повинен бути таким, щоб гарантовано уникнути браку.
Розрахунок операційних розмірів проводять за схемою послідовного додавання (для отворів – віднімання), починаючи з максимального розміру поверхні (для отворів –мінімального розміру) мінімальних припусків і відповідних допусків для всіх передбачених для поверхні способів її обробки. При цьому треба мати на увазі, що при розрахунку номінального розміру заготовки додають (для валів) або віднімають ( для отворів) не весь допуск на заготовку, а їх нижнє ei (для валів) або верхнє ES ( для отворів) відхилення ( рисунок 3).
4.3.6 Формування маршруту обробки заготовки
Маршрут обробки заготовки (МОЗ) встановлює послідовність операцій обробки різанням, а також зміст i місце термічних, гальванічних, слюсарних та контрольних операцій. Як довідковий матеріал при проектуванні маршруту можуть бути використані типові, групові або робочі заводські технологічні процеси.
При розробленні маршрутного технологічного процесу треба враховувати заводський досвід та рекомендації літературних джерел щодо поділу технологічного процесу на етапи, що об’єднують технологічні методи приблизно рівні за точністю та якістю обробки поверхонь.
Одна з укрупнених типових схем раціональної послідовності етапів обробки заготовок, що узагальнює багаторічний досвід машинобудування, подана в табл. 4.2. Як видно з таблиці, передусім обробляють чистові технологічні бази, потім — інші поверхні в порядку сходження від початкової точності поверхонь заготовки до такої, що вимагається кресленням деталі. Найбільш високі квалітети точності мають виконавчі поверхні, за допомогою яких деталь виконує своє службове призначення. Таким чином, побудова МОЗ повинна бути підпорядкована одному з головних принципів — забезпеченню службового призначення деталі. З цієї причини значний вплив на послідовність операцій технологічного процесу справляє прийнятий маршрут обробки виконавчих поверхонь деталей.
Наведені в таблиці етапи не обов'язкові для всіх технологічних процесів, оскільки далеко не всі деталі потребують термічної обробки, покриттів та оздоблювальних операцій. Для прецизійних заготовок може не бути чорнових, напівчистових i навіть чистових етапів обробки. Маршрут обробки таких заготовок будується з пропуском тих етапів, в яких немає необхідності.
Оскільки виконавчі поверхні деталі мають найвищу точність i мінімальну шорсткість, то чистовою або оздоблювальною обробкою цих поверхонь i повинен закінчуватися маршрут виготовлення деталі в цілому. Обробку поверхонь, точність i шорсткість яких нижчі ніж, у виконавчих, закінчують на рівні етапу напівчистової або навіть попередньої обробки.
Поділяючи технологічний процес на етапи, досягають ряду позитивних моментів: попередня обробка може виконуватися на спеціально виділеному зношеному або неточному обладнанні робітниками більш низької кваліфікації; розрив за часом між попередньою, напівчистою i чистовою обробками дає змогу більш повно виявитися деформаціям до їх усунення на останньому етапі обробки; винесення викінчувальної обробки в кінець маршруту зменшує ризик випадкового пошкодження остаточно оброблених поверхонь. Звичайно, від цих основних правил побудови МОЗ можуть бути деякі відхилення. Так, на кінець маршруту часто виносять обробку поверхонь, які легко пошкодити (зовнішні різі та iн.). Для деталей досить жорстких часто з метою виявлення внутрішніх дефектів на більш ранніх стадіях обробки призначають чистову обробку відразу ж після напівчистої або попередньої. Так роблять при обробці плоскої поверхні на карусельно - i барабанно-фрезерних верстатах. У цьому випадку досягається більш високий ступінь концентрації обробки, зменшується число установів деталі, зменшуються витрати на їх механічну обробку.
Якщо деталь підлягає термічній обробці, то технологічний маршрут механічної обробки, як видно з табл. 4.2, розпадається на кілька частин.
Відзначимо, що етап Е3 може виконуватися першим або другим, що дає змогу не розривати технологічний процес механічної обробки. Місце, відведене в таблиці для етапу Е5, відповідає об’ємному загартуванню та цементації.
Якщо ж термообробкою є азотування, то його виконують безпосередньо перед етапом Е8. У цьому разі необхідність етапів Е5 та Е6 відпадає.
Таблиця 4.2- Типова послідовність етапів обробки заготовок
Етап | Назва | Зміст етапів i вихідні параметри |
Е1 | Попередній I | Обробка поверхонь, які будуть використовуватися як технологічні бази на наступних етапах |
Е2 | Попередній II | Чорнова обробка виконавчих поверхонь i поверхонь, які не припускають наявності дефектів. Точність розмірів 1T12-1T14, форми i розташування Х-ХП ступеня, Rz=1мкм, Ra = 2,5 - 5 мкм |
ЕЗ | Термічний I | Термообробка для зняття внутрішнього напруження I i II роду |
Е4 | Напівчистовий | Правка баз i напівчиста обробка поверхонь. Точність розмірів 1T10-1T12, форми i розташування VIII - ІХ ступеня, Rz=6,мкм, Ra = 1,25 - 2,5 мкм |
Е5 | Термічний II | Термообробка для поліпшення якості поверхневих шарів матеріалу |
Е6 | Чистовий | Правка технологічних баз i чистова обробка поверхонь. Точність розмірів 1Т8-1Т9, форма i розташування VI-VII ступеня, Rz=3,2-6,3 мкм, Rа=0,63-1,25 мкм |
Е7 | Додатковий | Виконання другорядних операцій (свердління кріпильних отворів, зняття фасок, прорізування канавок), обробка поверхонь, які легко ушкоджуються (наприклад, нарізання різі) |
Е8 | Гальванічний | Хромування, нікелювання та ін. |
Е9 | Викінчувальний | Оздоблення виконавчих i базових поверхонь. Точність розмірів 1Т5-1Т7, форми i розташування IV-V ступеня, Rz = 0,8-1,6 мкм, Ra=0,16-0,32 мкм |
Е10 | Контрольний | Остаточний контроль, випробування |
Термічна обробка, як відомо, вносить похибки у форму заготовки, взаємне розміщення поверхонь та погіршує шорсткість. Для усунення цих дефектів у МОЗ доводиться вносити операцію правки технологічних баз або повторну механічну обробку окремих поверхонь (етапи 4 та 6). Крім того, термічна обробка часто пов'язана з введенням в МОЗ деяких специфічних операцій, таких, як обміднення ділянок, які не цементуються, тощо. Розробляючи технологічні процеси, необхідно планувати операції технічного контролю, що вводяться в МОЗ після тих операцій, де можлива поява браку, перед складними та відповідальними операціями, а також у кінці обробки. На всіх інших операціях (їx повинна бути більшість) треба планувати вибірковий контроль.
4.3.7 Вибір верстатів, пристроїв, інструментів
Вибираючи обладнання при проектуванні робочого технологічного процесу, орієнтуються на обладнання, яке є в цеху, з урахуванням фактичного завантаження окремих його груп. В умовах одиничного виробництва при проектування нових технологічних операцій дуже завантажене унікальне обладнання, що лімітує загальний випуск заводської продукції, може бути застосоване лише у виняткових випадках, коли ніякі інші верстати, а також методи обробки не можуть бути використані. В будь-яких інших випадках слід застосовувати інше наявне обладнання, що забезпечує якісну обробку деталей. При проектуванні технологічних процесів для підприємств, що створюються, можливості технолога обмежені лише економічними міркуваннями.
Вибір верстата для операції виконують за такими критеріями, як:
- тип виробництва;
- технологічні можливості щодо реалізації включених до операції методів обробки (склад технологічних переходів);
- габарити робочої зони;
- кількість розміщуваних інструментів;
- потужність двигунів;
- ціна верстата.
Згідно з класифікацією верстатів, що була запропонована професором
іним, верстатне обладнання поділяється на такі види:
- верстати широкого або загального призначення (універсальні);
- верстати високої продуктивності;
- верстати спеціалізовані та спеціальні.
Верстати широкого або загального призначення застосовують у дрібносерійному та одиничному виробництвах.
Верстати високої продуктивності мають обмежені технологічні можливості. Однак, завдяки підвищеній потужності і жорсткості, на них можна вести обробку на більш високих режимах різання й більш
концентрованими методами. До верстатів цього виду належать: токарні багаторізцеві, гідрокопіювальні, одно - і багатошпиндельні автомати и напівавтомати, круглошліфувальні, що працюють методом поперечної подачі, безцентрово-шліфувальні, барабанно - і карусельно-фрезерні та ін. Такі верстати призначені для великосерійного та масового виробництв.
Спеціалізовані верстати створюють на базі верстатів високої продуктивності встановленням додаткових шпинделів та інших вузлів, за допомогою яких вони можуть бути пристосовані для виконання конкретних операцій при обробці конкретних деталей в умовах масового виробництва.
Спеціальні верстати проектують та виготовляють на особливе замовлення та використовують для виконання певної операції. Проектування та виготовлення верстатів цієї групи є дуже дорогим. Тому вони виправдовують себе лише у масовому виробництві. Особливі групи складають агрегатні верстати, що застосовуються в серійному та масовому виробництвах, та верстати з числовим програмним керуванням, які використовують в умовах дрібно - та інколи середньосерійного виробництв. Вибір технологічного обладнання повинен базуватися на аналізі витрат на реалізацію технологічного процесу в межах життєвого циклу виробів при заданий їх якості. Результати аналізу оцінюють відношеннями: основного та штучного часу, зведених витрат при виконанні робіт на різних верстатах.
Практика показує, що найбільш багатоваріантним є обладнання для токарної обробки. Питання про вибір токарного, токарно-револьверного, токарного одно - чи багатошпиндельного напівавтомата може бути вирішене без складних розрахунків, за допомогою графіків та діаграм, що встановлюють межу економічного використання цих верстатів при різних програмах випуску виробів. У кожному конкретному випадку, вибираючи модель, користуються паспортами верстатів, а за їх відсутності — каталогами металорізального та іншого обладнання.
Вибір пристроїв
При виборі пристроїв керуються таким. В одиничному i дрібносерійному виробництвах широко застосовують універсальні пристрої (патрони, лещата, ділильні універсальні головки, поворотні столи тощо). У великосерійному i масовому виробництвах застосовують, головним чином, спеціальні пристрої, які скорочують допоміжний і основний час більше, ніж універсальні, при більш високій точності. Вибір пристроїв повинен базуватися на аналізі витрат на реалізацію технологічного процесу у встановлений проміжок часу при заданій кількості виробів. Аналіз витрат повинен передбачати порівняння варіантів пристроїв, що відповідають однаковим вимогам i забезпечують вирішення однакових завдань у конкретних виробничих умовах. При виборі оптимального варіанта пристрою повинні враховуватися:
- технічні вимоги на виготовлення деталі,
- кількість деталей та строки їх виготовлення;
- вимоги техніки безпеки та промислової санітарії;
- витрати на виготовлення пристрою.
У практиці сучасного машинобудівного виробництва сформувалися такі системи пристроїв.
Універсально-збірні пристрої (УЗП) компонують з остаточно оброблених взаємозамінних стандартних універсальних елементів. Їх використовують як спеціальні оборотні пристрої короткочасної дії. Вони забезпечують встановлення та фіксацію заготовок у межах габаритних можливостей комплекту УЗП.
Спеціальні збірно-розбірні пристрої (ЗРП) — пристрої, які компонують із стандартних елементів додатковою їх механічною обробкою i використовують як спеціальні необоротні пристрої тривалої дії з оборотних елементів.
Нерозбірні спеціальні пристрої (НСП)—пристрої, які компонують із застосуванням стандартних деталей та вузлів загального призначення як необоротні пристрої довготривалої дії з необоротних деталей i вузлів. Вони складаються з двох частин: уніфікованої базової частини та змінної наладки. Пристрої цієї системи стійкі до змін конструкцій оброблюваних заготовок та коригувань технологічних процесів. У випадку подібних змін необхідна лише заміна змінної наладки. Пристрої цієї системи використовують при груповій обробці деталей.
Універсально - безналагоджувальні пристрої (УБП) — найбільш поширена система в умовах серійного машинобудування. До них належать токарні патрони, лещата тощо. Ці пристрої забезпечують установку та фіксацію оброблюваних заготовок будь-яких виробів малого та середнього габариту. При цьому установка заготовок зв'язана з необхідністю контролю їх орієнтації в просторі. Такі пристрої забезпечують виконання широкої номенклатури операцій обробки заготовок.
Універсально-налагоджувальні пристрої (УНП) — пристрої, які забезпечують установку за допомогою спеціальних наладок, фіксацію оброблюваних заготовок малого i середнього габариту та виконання широкої номенклатури операцій обробки заготовок. Застосовуються як пристрої короткочасної дії.
Спеціалізовані налагоджувальні пристрої (СНП) — пристрої, що забезпечують за певною схемою базування, установлення за допомогою спеціальних наладок i фіксацію споріднених за конструкціями заготовок для здійснення типових операцій.
Уci перелічені системи пристрою належать до категорії уніфікованих. Вибір уніфікованого пристрою багато в чому відрізняється від вибору звичайного оснащення. Як правило, цю роботу виконує конструктор з оснащення. Технолог лише зазначає необхідну систему пристрою i наводить схему базування.
При виборі пристрою слід використовувати таку документацію:
- нормативно-технічну — стандарти на пристрої та їx деталі, стандарти на терміни i визначення технологічного оснащення;
- технічну — альбоми типових конструкцій пристроїв, каталоги i паспорти на технологічне обладнання, інструктивно-методичні матеріали щодо вибору технологічного оснащення.
При техніко-економічному обґрунтуванні вибору пристроїв розраховуються коефіцієнт завантаження пристрою і затрати на оснащення операцій. Коефіцієнт завантаження пристрою Кз. п визначають за формулою
, (4.9)
де Тшт-к — штучно-калькуляційний час виконання технологічної операції, хв; N — місячна програма (кількість повторів, операцій), що планується;
Фд— дійсний місячний фонд часу, год.
При виборі системи пристрою можна використовувати рекомендації ГОСТу 14.305-86 (див. рис. 4.2).
Рисунок 4.2 - Межі раціонального використання пристроїв різних систем
4.3.8 Технічне нормування виконання операцій
Технічне нормування являє собою встановлення технічно обґрунтованих норм витрати виробничих ресурсів (ГОСТ 3.1109-82). При цьому під виробничими ресурсами розуміють енергію, сировину, матеріали, інструмент, робочий час тощо.
При проектуванні технологічних процесів особливо важливим завданням є технічне нормування технологічних процесів, тобто нормування праці.
Нормою часу називають регламентований час виконання деякого обсягу робіт у конкретних виробничих умовах одним або декількома виконавцями відповідної кваліфікації. Звичайно за одиницю обсягу робіт береться технологічна операція.
Норми часу можуть бути визначені різними методами.
Дослідно-статистичний метод
Він припускає встановлення норми часу на всю операцію шляхом порівняння з нормами виконання в минулому аналогічних робіт. Основою цього методу є кваліфікація й особистий досвід нормувальника. Область застосування - одиничне і дрібносерійне виробництва.
Розрахунково-аналітичний метод.
Сутність цього методу полягає в тому, що нормуються елементи технологічної операції: технологічні і допоміжні переходи і т. ін. Така норма часу називається технічно обґрунтованою.
У залежності від типу виробництва можуть розраховувати або штучно-калькуляційний час Тшт-к або штучний Тшт. Структура цих часів така:
Тпз
Тшт-к = Тшт + ---- (хв), (4.10)
n
де Тшт = То + Тд + Ттех. обсл + Т орг. обсл + Т від
Розглянемо кожну із складових цих часів:
То - основний час;
Тд - допоміжний час;
Ттех. обсл - час на технічне обслуговування;
Торг. обсл - час на організаційне обслуговування;
Твід - час на реґламентовані перерви (на відпочинок);
Тп. з – підготовчо - заключний час;
n - число виробів у партії;
Сума То + Тв - називається оперативним часом Топ.
Основний час при механічній обробці розраховується на кожний технологічний перехід. Ця частина штучного часу витрачається безпосередньо на зміну або визначення стану предмета праці:
Lр
То = ------ * і (хв) , (4.11)
S хв
де Lр - розрахункова довжина обробки, мм (рисунок 4.3);
Sхв - хвилинна подача, мм/хв;
і - кількість робочих ходів;
Lр = Lдет + Lвр + Lпер (мм),
де Lдет - довжина оброблюваної поверхні деталі за кресленням, мм;
Lвр - довжина врізання інструмента, мм;
Lпер - довжина перебігу інструмента, мм.
Lвр призначена для забезпечення безпечного входу інструмента в заготовку на робочій подачі, а Lпер – для гарантованого виходу його за поверхню після закінчення її обробки. У випадках обробки не на прохід, свердлення глухого отвору і тому подібних випадках перебіг інструмента може бути відсутнім. Це необхідно враховувати при визначенні розрахункової довжини обробки.
Рисунок 4.3 - Складовї розрахункової довжини обробки
Допоміжний час Тд - частина штучного часу, що витрачається на виконання прийомів, необхідних для забезпечення можливості обробки і подальшого визначення стану предмета праці (установка і зняття заготовки, керування верстатом, вимір розмірів).
Нормування допоміжного часу виконують за допомогою нормативів часу з різним ступенем їх деталізації.
Час обслуговування Тоб робочого місця - частина штучного часу, що витрачається виконавцем на підтримку засобів технологічного оснащення в працездатному стані і догляд за ним і робочим місцем.
Обслуговування робочого місця поділяють на організаційне і технічне.
Витрати часу на технічне обслуговування Ттех. обс передбачають виконання зміни інструмента, що затупився, регулювання і підналагодження верстата та ін.
Час на організаційне обслуговування Торг. обс передбачений на догляд за робочим місцем - випробування й огляд обладнання, одержання інструктажу протягом зміни від майстра або бригадира, очищення і змащування обладнання, прибирання робочого місця та ін.
Час технічного й організаційного обслуговування встановлюють за нормативами часу у відсотках від оперативного часу (до 4-8%).
Час на відпочинок і особисті потреби Твід - частина штучного часу, що витрачається працюючим на особисті потреби і (при стомлювачих роботах) - на додатковий відпочинок. Цей час визначають у відсотках від оперативного часу. Для механічних цехів він приблизно складає 2,5 – 4 % від оперативного часу.
Підготовчо-заключний час Тп. з - інтервал часу, що витрачається на підготовку обладнання і засобів технологічного оснащення до виконання технологічної операції і упорядкування останніх після закінчення виконання операції. Його призначають на всю партію заготовок, що підлягають обробці на операції. Цей час визначають за нормативами, у які входять налагодження засобів технологічного оснащення; ознайомлення з роботою (кресленням, технологічним процесом, інструкціями та ін.); одержання матеріалів, інструментів, а також на роботи після закінчення обробки партії заготовок - здача виготовлених деталей, зняття з верстата технологічного оснащення, приведення в робочий стан устаткування.
Штучно–калькуляційний Тшт-к час визначається в одиничному, дрібносерійному й іноді в середньосерійному виробництві для операцій, налагодження обладнання для яких виконує сам робітник.
Штучний час розраховується в тих типах виробництва, де обладнання налагоджує наладчик, а робітник тільки виконує на ньому роботу (середньосерійне, великосерійне і масове виробництво).
Розцінка за виконання операції може бути розрахована за такою формулою:
Соп = Тшт (Тшт-к) * С г. с (грн.),
де Соп – розцінка за виконання операції; Тшт (Тшт-к) – відповідна норма часу на операцію (годин); Сг. с – годинна тарифна ставка робітника відповідного розряду (грн.).
Крім розглянутого вище поелементного нормування, для встановлення норми часу на практиці іноді застосовують такі методи, як хронометраж і фотографія робочого дня.
За допомогою хронометражу вивчають витрати часу на виконання циклічно повторюваних ручних і машинно-ручних елементів операції. Його
застосовують при проектуванні раціонального складу і структури операції, для встановлення нормальної тривалості їх елементів і на цій основі - укладання нормативів для розрахунків технічно обґрунтованих норм часу. Хронометраж також застосовують при вивченні передових методів роботи з метою їх поширення.
Фотографія робочого дня полягає у вивченні і вимірюванні всіх витрат часу шляхом спостереження протягом однієї або декількох змін. При цьому, на відміну від хронометражу, фіксують витрати, не тільки пов'язані з виконанням операції, а і з організацією виробництва (тимчасові простої з різних причин: відсутність заготовок, інструмента і т. п.).
Питання для самоперевірки
1Принципи проектування технологічних процесів.
2 Вихідна інформація для проектування технологічних процесів.
3 Послідовність етапів проектування технологічних процесів.
4 Методи проектування технологічних процесів.
5 Визначення типу виробництва, партії запуску, такту випуску.
6 Технологічність конструкції. Приклади реалізації.
7 Призначення методу виготовлення вихідної заготовки.
8 Формування маршруту обробки заготовки.
9 Методи призначення припусків на обробку.
10 Сутність дослідно-статистичногометоду.
11 Вибір обладнання та технологічного оснащення.
12 Технічне нормування. Способи. Межі використання.
Список літератури
1. Анурьев конструктора-машиностроителя.-М.: Машиностроение, 1980.-Т.2.-559 с.
2. Анурьев конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение, 1980.-Т1.-728.
3. и др. Дипломное проектирование по технологии машиностроения.- Минск: Вышэйш. шк., 197с.
4. , , Карандашева и организация производства в дипломных проектах.- 3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1с.
5. Гжиров справочник конструктора: Справочник. – Л.: Машиностроение, 1984. – 464 с.
6. , Шкред проектирование по технологии машиностроения. - 4-е изд., перераб. и доп.- Минск: Вышэйш. школа, 198с.
7. Горошкин для металлорежущих станков: Справочник. - 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 19с.
8. ГОСТ 3.1107-81. Обозначения условные графические, применяемые в технологических процессах. Опоры и зажимы. ГОСТ 3.1201-85. ЕСТД.
9. Ковшов машиностроения. - М.: Машиностроение, 19с.
10. Корсаков технологии машиностроения: Учебник для вузов.-3-е изд., доп. и перераб.- М.: Машиностроение, 19с.
11. Маталин машиностроения.-Л.:Машиностроение.1985.-496 с.
12. Митрофанов основы организации группового производства.- М.-Л. : Машгиз, 1963.-308 с.
13. Обработка металлов резанием : Справочник технолога / Под общ. ред. . - М.: Машиностроение. 19с.
14. Руденко технологических процессов в машиностроении. - Киев: Вища школа, 19с.
15. , , Плескач и производство заготовок в машиностроении: Учеб. пособие.-К.: Выща школа, 199с.: ил.
16. Справочник контролера машиностроительного завода. Допуски, посадки, линейные измерения / Под ред. . – М.:Машиностроение, 1980.-527с.
17. Справочник технолога-машиностроителя:В 2 т / Под ред. и . - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - Тс.
18. Справочник технолога-машиностроителя:В 2т / Под ред. и . - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - Тс.
19. Станочные приспособления: Справочник: В 2т / Под ред.
, . - М.: Машиностроение, 1984. - Т.1. -
656 с.
20. Станочные приспособления: Справочник: В 2т. / Под ред.
, . - М.: Машиностроение, 1984. - Т.2. -
656 с.
21. Картавов машиностроения (специальная часть),– 2-е изд., перераб. и доп. – Киев: Вища школа, 1988. – 272 с.
22. Лавриненко машиностроения и технологические основы машиностроения. - Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1982. – 320с.
23. и др. Курсовое проектирование по ТМС. - М.: Машиностроение, 198с.
Навчальне видання
Захаркін Олександр Улянович
Технологічні основи машинобудування
Навчально-методичний посібник
для студентів професійно-кваліфікаційного рівня "БАКАЛАВР" за напрямком 6.0902
“Інженерна механіка”
усіх форм навчання
Відповідальний редактор
Редактори: ,
Підп. до друку Умовн. фарбовідб. 6,13 Обл.– вид. арк. 6,93 Наклад 300 прим. Формат 60х84/16. Умовн. друк. арк. 5,69
Вид. № 000. Замовлення №
_______________________________________________________
Вид-во СумДУ. Р. с. №34 від 11.04.2000 р.
40007, м. Суми, в
___________________________________________________________________________________
Друкарня СумДУ. 40007, м. Суми, в
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
