скачать ^
ПРИМЕР 4
процесса Маршрут технологического процесса обработки корпуса крана в условиях серийного производства можно представить таблицей (табл. 2.3). Таблица 2.3 - Маршрутно-операционный технологический процесс
Продолжение таблицы 2.3
Продолжение таблицы 2.3
^ Промежуточные припуски имеют очень важное значение в процессе разработки технологических операций механической обработки деталей. Правильное назначение промежуточных припусков на обработку заготовки обеспечивает экономию материальных и трудовых ресурсов, качество выпускаемой продукции, снижает себестоимость изделий. В массовом и крупносерийном производстве промежуточные припуски рекомендуется рассчитывать аналитическим методом, что позволяет обеспечить экономию материала, электроэнергии и других материальных и трудовых ресурсов производства. В серийном и единичном производствах используют статистический (табличный) метод определения промежуточных припусков на обработку заготовки, что обеспечивает более быструю подготовку производства по выпуску планируемой продукции и освобождает инженерно – технических работников от трудоемкой работы. После расчета промежуточных размеров определяют допуски на эти размеры, соответствующие экономической точности данной операции. Промежуточные размеры и допуски на них определяют для каждой обрабатываемой поверхности детали. Черновые операции обычно следует выполнять с более низкими техническими требованиями на изготовление (12 – 14 квалитет), получистовые – на один – два квалитета ниже и окончательные операции выполняются по требованиям рабочего чертежа детали. Шероховатость обрабатываемых поверхностей зависит от степени точности и назначается по справочным таблицам [4], [6], [10]. Необоснованное повышение качества поверхности и степени точности обработки повышает себестоимость изготовления детали на данной технологической операции. ^ Обычно в заготовках, полученных методом литья, могут содержаться раковины, песочные включения, а в штампованных заготовках имеются обезуглероженный слой, микротрещины и другие дефекты. Дефектный слой чугунных отливок по деревянным моделям составляет 1 – 6 мм, у поковок 0,5 – 1,5 мм и у горячекатаного проката 0,5 – 1,0 мм. Для более точного определения припуска на обработку и предотвращения перерасхода материала применяют аналитический метод для каждого конкретного случая с учетом всех требований выполнения заготовок и промежуточных операций. Для получения деталей более высокого качества необходимо при каждом технологическом переходе механической обработки заготовки предусматривать производственные погрешности, характеризующие отклонения размеров, геометрические отклонения формы поверхности, микронеровности, отклонения расположения поверхностей. Все эти отклонения должны находиться в пределах поля допуска на размер поверхности заготовки. Аналитический метод определения припусков базируется на анализе производственных погрешностей, возникающих при конкретных условиях обработки заготовки. Величина промежуточного припуска для плоских поверхностей заготовки: z min = Rz + T + po + εу ; (2.1) для поверхностей типа тел вращения (наружных и внутренних): 2z min = 2 (Rz + T + ![]() где Rz – высота микронеровностей поверхности, оставшихся при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм; T – глубина дефектного поверхностного слоя, оставшегося при выполнении предшествующего технологического перехода, мкм; po – суммарные отклонения расположения, возникшие на предшествующем технологическом переходе, мкм; εу – величина погрешностей установки заготовки при выполняемом технологическом переходе, мкм. Отклонения после чистовой обработки обычно исключают при расчетах из – за их малой величины. Отклонения и погрешности установки определяют в каждом конкретном случае в зависимости от метода получения заготовки. Максимальный припуск на обработку поверхности заготовки: для плоских поверхностей: z max = z min + δп - δв ; (2.3) для поверхностей типа тел вращения: 2z max = 2z min + δ D п - δ D в , (2.4) где δп и δ Dп - допуск на размер на предшествующем переходе, мм; δв и δ D в - допуск на размер на выполняемом переходе, мм. Допуски и шероховатость поверхности на окончательных технологических переходах (операциях) принимаются по рабочему чертежу. Для удобства определения промежуточных припусков перед их расчетом исходные и расчетные данные по каждой операции на конкретную обрабатываемую поверхность в технологической последовательности заносят в таблицу (табл. 2.4). Необходимые данные для определения элементов припуска следует выбирать из [4], [6]. Таблицу рекомендуется заполнять в такой последовательности: - в графу “ Заготовка и технологическая операция” записывают вид заготовки и операции, установленные на данную обрабатываемую поверхность в технологической последовательности; - в графу “ Точность заготовки и обрабатываемых поверхностей” записывают степень точности выбранной заготовки и квалитета на промежуточные размеры без предельных отклонений; - в графу “ Элементы припусков” заносят величину микронеровностей ^ и глубину дефектного поверхностного слоя Т на заготовку и на все операции в технологической последовательности в зависимости от метода обработки, а величину погрешностей установки заготовки на выполняемой операции определяют по таблице или производят расчет по формулам; - суммарное значение отклонений p рассчитывают аналитическим методом и значения расчета заносят в графу таблицы; - графу “ Допуски на размер” заполняют значениями допусков на заготовку и промежуточные размеры согласно степени точности заготовки и квалитета установленных на размер по каждой операции [6], [9]. Остальные значения промежуточных припусков и размеров заносят в таблицу после расчетов. Графы промежуточных размеров D min и D mах определяют и заполняют от окончательных промежуточных размеров до размеров заготовки. Таблица 2.4 - Таблица расчета припусков, допусков и промежуточных размеров по технологическим операциям (пример заполнения)
Последовательность расчета припусков аналитическим методом приведена в примере 5. ПРИМЕР 5 2.3 Определение припусков на механическую обработку Исходные данные: Деталь - корпус 74530-0-10-02 ; штамповочное оборудование - ГКМ; нагрев заготовки - индуктивный. Исходные данные по детали: ^ mд =0.62 кг. Исходные данные для расчёта: Масса штамповки mп =0.984 кг.; класс точности изготовления Т4; группа стали М1; степень сложности С1; исходный индекс 12. Припуски и кузнечные напуски:
Размеры поковки и допустимые отклонения: Размеры поковки длина 84, ширина 40 мм, высота 54 мм, допускаемые отклонения размеров 84 ![]() ![]() ![]() Определяем расчетно-аналитическим методом припуск для обработки поверхностей 3, 15, 23, 35. Расчет выполняется по ГОСТ 7505-89. Для заполнения 2-й и 3-й графы используем справочник [6, стр. 186, т. 12] и [6, стр. 190, т. 27]. Для заполнения 4-й графы используем [6, стр. 186, т. 17]. =НК , где Н - отклонение от перпендикулярности , равное 0,05 мкм на 1 мм длины торцевой поверхности (до 60 мм), мкм; К - кривизна на длине, равное К =К ку , мкм ; К =3 мкм [6, стр. 190, т. 29], Ку - коэффициент уточнения. Для заполнения 5-й графы используем [6, стр. 42, т. 13], для 4х кулачкового патрона и установкой с выверкой - погрешность установки равна : =50 мкм Для заполнения 6-й графы используем формулу для расчёта минимальных припусков по переходам: ![]() Таблица 2.5 - Карта расчета припусков на обработку и предельных размеров по технологическим переходам
Заполняем 7-ю графу с последнего перехода. dmin = dmax-2Zmin . Для заполнения 8-й графы используем [6, стр. 11, т. 5] и ГОСТ 7505-89. Для заполнения 9-й графы округляем размеры. Для заполнения 10-й графы от максимального значения вычитаем допуск: dmin = dmax - Тd Для заполнения 11-й и 12-й граф находим припуска разностью диаметров на соответствующий переход: 2Zmax i= dmin i-dmin(i-1) . ^ При статистическом (табличном) методе определения промежуточных припусков на обработку поверхностей заготовок пользуются таблицами соответствующих стандартов, нормативными материалами и данными технических справочников. Статистический метод определения промежуточных припусков сравнительно прост, однако практическое применение его вызывает некоторое затруднение, которое объясняется тем, что таблицы находятся в разных справочных изданиях, стандартах отраслей и предприятий, различных по содержанию и по системе их построения. Промежуточные припуски и допуски для каждой операции определяют, начиная от финишной операции к начальной, т.е. в направлении, обратном ходу технологического процесса обработки заготовки. Для определения припусков табличным методом рекомендуется использовать источник [4]. Пример 6 Диаметр валика по рабочему чертежу детали Ø 50 h 6 (- 0,019); общая длина вала по чертежу L в = 200 мм; материал детали – сталь 45 ГОСТ 1050 – 74 **; твердость материала по чертежу детали HRCэ 54…58; шероховатость поверхности детали R a = 1,25 мкм. Определить статистическим методом промежуточные припуски, допуски и предельные размеры заготовки. ^ Операция 005. Токарная (черновая обработка) Операция 010. Токарная (чистовая обработка) Операция 015. Термическая обработка, HRCэ 54…58 Операция 020. Бесцентровое шлифование Согласно рекомендациям, в начале назначают припуски на шлифовальную операцию по нормативным таблицам, учитывая термическую обработку заготовки. Припуск по таблице на шлифовальную операцию 0,5 мм, допуск R 6 (- 0, 019). Шероховатость поверхности соответствует рабочему чертежу детали. При закаливании деталей, изготовленных из сталей, подвергаемых значительным термическим деформациям (например, из стали 45), припуски на операцию шлифования следует увеличить на 0,1 мм. Таким образом, припуск на операцию шлифования составит 0,6 мм с учетом термической обработки. ^ h 10 (- 0,14), шероховатость поверхности R a = 3,2 мкм. Для черновой токарной обработки детали припуск на операцию составляет 1,7 мм, допуск h 12 (- 0,35). [10] После назначения промежуточных припусков на все операции определяем общий припуск на обработку заготовки методом суммирования припусков на каждую операцию: 2 z o = 0,6 + 0,3 + 1,7 = 2,6 мм. Определяем минимальный расчетный размер заготовки: D З = 50 + 2,6 = 52,6 мм. При выборе заготовки обычно принимают ближайший по размеру сортовой прокат по стандарту. В данном случае выбираем горячекатаный прокат обычной точности В по ГОСТ 2590 – 71 * диаметром 53 – 2, 8+ 0,4 мм. Действительный припуск на обработку, согласно принятому сортаменту проката, составит 2 z Д = 53 – 50 = 3 мм. ![]() Рисунок 2.3 - Пример расположения полей допусков и промежуточных размеров для операций После определения припусков, допусков и промежуточных размеров разрабатывается схема расположения полей припусков, допусков и промежуточных размеров (рис. 2.3). ^ В задачи размерного анализа технологических процессов входит определение: 1) технологических размеров и допусков на них для каждого технологического перехода; 2) предельных отклонений размеров припусков и расчет размеров заготовок; 3) наиболее рациональной последовательности обработки отдельных поверхностей детали, обеспечивающей требуемую точность размеров. Решение всех этих задач возможно лишь на основании выявления и расчета технологических размерных цепей. Для выявления технологических размерных цепей по предварительно разработанному технологическому процессу обработки заготовки необходимо составить размерную схему процесса. Размерная схема технологического процесса составляется и оформляется следующим образом. Вычерчивается эскиз детали в одной или двух проекциях, в зависимости от ее конфигурации. Для тела вращения достаточно одной проекции, при этом можно вычертить только половину детали по оси симметрии. Для корпусных деталей может потребоваться две или даже три проекции в зависимости от расположения размеров длин. Над деталью указываются размеры длин с допусками, заданные конструктором. Для удобства составления размерных цепей, конструкторские размеры обозначаются буквой Аi , где i – порядковый номер конструкторского размера. На эскиз детали условно наносятся припуски Z m , где m – номер поверхности, к которой относится припуск. Все поверхности детали нумеруются по порядку слева направо. Если в задачи технолога не входит определение размеров заготовок и общих припусков и он имеет дело уже с готовыми размерами заготовок, то нумеруются только те поверхности, которые образуются после выполнения каждого технологического перехода, а из необработанных нумеруются только те поверхности, которые используются в качестве технологических баз на первых операциях. Через нумерованные поверхности проводятся вертикальные линии. Пример построения размерной схемы показан на рис. 2.4 в примере 7. Между вертикальными линиями, снизу вверх, указываются технологические размеры, получаемые в результате выполнения каждого технологического перехода. Технологические размеры обозначаются буквой S R , где R – порядковый номер перехода. Размеры заготовки обозначаются буквой З r , где r – порядковый номер поверхности заготовки. Справа от размерной схемы для каждой операции составляются схемы технологических размерных цепей. Если технологический размер совпадает с конструкторским, то получаем двухзвенную размерную цепь. Замыкающие звенья на всех схемах размерных цепей заключаются в квадратные скобки. Выявление размерных цепей по размерной схеме начинается с последней операции, т.е. по схеме сверху вниз. В такой же последовательности производится и расчет размерных цепей. При этом необходимо, чтобы в каждой новой цепи был неизвестен только один размер. На основании составленных схем размерных цепей производится определение типов составляющих звеньев и составление исходных уравнений, а затем их расчет. Подробная методика размерного анализа приведена в [11]. Порядок выполнения равномерного анализа технологического процесса показан в примере 7. ПРИМЕР 7 2.4 РАЗМЕРНЫЙ анализ технологического процесса На рисунке 2.4 показана размерная схема детали. ![]() Рисунок 2.4 Размерная схема Метод графов показан на рисунках 2.5, 2.6, 2.7. ![]() Рисунок 2.5 Исходный граф ![]() Рисунок 2.6 Производный граф ![]() Рисунок 2.7 Совмещенный граф Назначения допусков приведены в таблице 2.6. Таблица 2.6 Назначение допуска
Выявление размерных цепей показано в таблице 2.7. Таблица 2.7 Выявление размерных цепей
Проверка технологического процесса 1). Обеспечение технологических размеров Условие ![]() где ТК – допуск на конструкторский размер; TLi – допуск на линейный размер.
0.52 ![]() 0.52 ![]()
0.36 ![]() 0.36 ![]() TL10’=0.21 0.36 ![]() 0.36 ![]()
0.43 ![]() 0.43 ![]() TL11’=0.25 0.43 ![]() 0.43 ![]() TL8’=0.12 0.43 ![]() 0.43 ![]() 2). Проверка колебания припуска Результаты определения промежуточных припусков показаны в таблице 2.8. Таблица 2.8 Промежуточные припуски на обработку торцев
Определяем колебание и максимальное значение припуска
Где ωZi –колебание припуска; ТLi – допуск на линейный размер.
Где ωZi –колебание припуска; Zimin,max – минимальное и максимальное значение i-го припуска Рассчитываем колебание и максимальное значение припуска
Z1max=Z1min+ ωZ1=1.3+3.24=4.54
Z2max=Z2min+ ωZ2=0.45+0.93=1.38 TL3’=0.30 ωZ2’=TL3’+TL4=0.30+0.19=0.49 Z2’max=Z2min+ ωZ2’=0.45+0.49=0.94
Z3max=Z3min+ ωZ3=1.3+2.91=4.21
Z4max=Z4min+ ωZ4=0.35+1.23=1.58
Z5max=Z5min+ ωZ5=0.9+1.16=2.06
Z6max=Z6min+ ωZ6=0.9+0.65=1.55 Конструкторский размер, обеспеченный технологическим процессом представлен в таблице 2.9 Таблица 2.9 Учет полученных запасов точности
Рассчитываем допуска линейных размеров TL8+TL9=0.12+0.13=0.25 TL9+TL10=0.13+0.21=0.34 TL8+TL11=0.12+0.25=0.3 Расчеты размерных цепей представлены в таблице 2.10. Таблица 2.10 Расчет размерных цепей
Расчет третьей размерной цепи. 1. K2’=L8-L9 1.1. 30=60-L9 L9=30 2. BOK2’=BOL8-HOL9 0=0-HOL9 HOL9=0 3. HOK2’=HOL8-BOL9 -0.25= -0.12-BOL9 BOL9=0.13 4. T’L9=BOL9-HOL9=0.13-0=0.13 Расчет четвертой размерной цепи. 1. K4’=L9-L10 1.1. 10=30-L10 L10=20 2. BOK4’=BOL9-HOL10 0.34=0.13-HOL10 HOL10= -0.21 3. HOK4’=HOL9-BOL10 0=0-BOL10 BOL10=0 4. T’L10=BOL10-HOL10=0-(-0.21)=0.21 Расчет пятой размерной цепи. 1. K5’=L8-L11 1.1. 15=60-L11 L11=45 2. BOK5’=BOL8-HOL11 0.37=0.-HOL11 HOL11= -0.37 3. HOK5’=HOL8-BOL11 0= -0.12-BOL11 BOL11= -0.12 4. T’L11=BOL11-HOL11= -0.12-(-0.37)=0.25 Расчет шестой размерной цепи. 1. Z6min=L6min-L9max 2. 0.9= L6min-30.13 3. L6min=0.9+30.13=31.03 4. TL6=0.52 L6max=L6min+TL6=31.03+0.52=31.55 Расчет седьмой размерной цепи. 1. Z5min=L6min+L7min-L8max 2. 0.9= 31.03+ L7min -60 3. L7min=0.9+60-31.03=29.87 4. TL7=0.52 L7max=L7min+TL7=29.87+0.52=30.39 Расчет восьмой размерной цепи. 1. Z4min=L4min-L6max-L7max 2. 0.35= L4min -31.55-30.39 3. L4min=0.35+31.55+30.39=62.29 4. TL4=0.19 L4max=L4min+TL4=62.29+0.19=62.48 Расчет девятой размерной цепи. 1. Z3min=L4min-L2max-L6max 2. 1.3= 62.29 - L2max -31.55 3. L2max=62.29-31.55-1.3=29.44 4. TL2=2.2 L2min=L2max-TL2=29.44-2.2=27.24 5. 27.24+0.8=28.04 29.44-1.4=28.04 Расчет десятой размерной цепи. 1. Z2min=L3min-L4max 2. 0.45= L3min -62.48 3. L3min=0.45+62.48=62.93 4. TL3=0.30 L3max=L3min+TL3=62.93+0.30=63.23 Расчет одиннадцатой размерной цепи. 1. Z1min=L1min-L3max 2. 1.3= L1min -63.23 3. L1min=63.23+1.3=64.53 4. TL1=2.5 L1max=L1min+TL1=64.53+2.5=67.03 5. 64.53+0.9=65.43 67.03-1.6=65.43 3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ Операционную технологию разрабатывают с учетом места каждой операции в маршрутной технологии. К моменту проектирования каждой операции известно, какие поверхности и с какой точностью были обработаны на предшествующих операциях, какие поверхности и с какой точностью нужно обрабатывать на данной операции. Проектирование операций связано с разработкой их структуры, с составлением схем наладок, расчетом настроечных размеров и ожидаемой точности обработки, с назначением режимов обработки, определением нормы времени и сопоставлением ее с тактом работы (в поточном производстве). При расчетах точности и проверке производительности может возникнуть необходимость в некоторых изменениях маршрутной технологии, выбора оборудования, содержания операции или условий ее выполнения. Операционная технология позволяет выдать задание на конструирование специального оборудования, средств механизации и автоматизации, на разработку средств технологического оснащения и метрологического обеспечения процесса. Проектирование операции – задача многовариантная; варианты оценивают по производительности и себестоимости, руководствуясь технико–экономическими принципами проектирования, имея в виду максимальную экономию времени и высокую производительность. ^ операционных эскизов Окончательный вариант последовательности обработки, временной структуры, используемого оборудования и оснастки выбирается на стадии формирования операций. Как было показано [6], [9] эффективность обработки повышается при концентрации переходов в операции, при использовании многопозиционного оборудования с выделенной зоной загрузки. Однако на выбор временной структуры операции, вида оборудования и оснастки существенно влияет тип производства. Чтобы решить поставленную для данной процедуры задачу в условиях подготовки производства, необходима информация об имеющемся оборудовании или, в крайнем случае, о возможности его приобретения, т.е. необходим массив, содержащий следующие сведения: модель станка, размеры рабочей зоны, технологические возможности (набор выполняемых на станке переходов), перечень наименований вспомогательного инструмента. Первым шагом решения данной задачи будет распределение переходов каждого этапа по станкам, для чего переходы сопоставляются с технологическими возможностями станков, а габариты детали - с габаритами его рабочего пространства. При этом может оказаться, что один и тот же переход можно выполнять на разных станках. Следующим шагом синтеза операций будет анализ возможности совмещения переходов, отобранных для данного типоразмера станка. Этот анализ ограничивается как технологическими характеристиками станка, так и конструкцией детали. Например, в станке с револьверной головкой не хватает гнезд для размещения всех инструментов, необходимых для выполнения заданного числа переходов. Или среди отобранных станков есть такие (например, круглошлифовальные), которые не позволяют (обычно это неэффективно для серийного производства) совмещать шлифование нескольких шеек разного диаметра. С другой стороны, отобранные для данного станка переходы не могут, например, быть выполнены при использовании одного комплекта баз или за один установ. В таких случаях принимается одно из следующих альтернативных решений: - уменьшить число переходов в операции вплоть до одного (таким образом увеличивается число операций, выполняемых на одном и том же станке); - выполнить операции за несколько последовательных установов в одной рабочей зоне; - выполнить операции путем совмещения в одной рабочей зоне нескольких рабочих позиций; - применить комбинированный инструмент. Таким образом, после рассмотрения всех ранее отобранных вариантов маршрута обработки заготовки будет получено несколько связанных между собой вариантов структур операций. Окончательный выбор варианта последовательности обработки, содержания и структур входящих в технологический процесс операций можно осуществить на основе результатов технико – экономических расчетов, которые выполняются в последующей процедуре проектирования. На стадии формирования операции целесообразно предусмотреть выполнение операционных эскизов. При выполнении эскизов следует руководствоваться ГОСТ 3.1128 – 93 “ Общие правила выполнения графических технологических документов”. Эскиз следует выполнять: - на заготовки, получаемые различными методами формообразования; - на детали, изготовляемые методами формообразования; - на сборочные единицы и изделия, изготовляемые (ремонтируемые) с применением различных методов сборки. По усмотрению разработчика документов эскизы следует выполнять на действия, связанные с раскроем и отрезанием заготовок; на процессы термической обработки, испытаний, технического контроля, упаковки, консервации и перемещений, утилизации отходов производства, регенерации изделий и материалов. При выполнении эскизов необходимо руководствоваться следующими общими требованиями: а) на эскизах изображения заготовок (деталей, сборочных единиц и т.п.) в основном должны быть представлены в их рабочем положении; б) эскизы на изображения изделий и их составные части следует выполнять: - с соблюдением масштаба; - без соблюдения масштаба, но с примерным выдерживанием пропорций (графических элементов, составных частей и т.п.). в) изображение изделия (его составной части) на поле документа следует распологать таким образом, чтобы можно было комплексно разместить следующую информацию: - размеры и их предельные отклонения; - обозначение шероховатости; - обозначения опор, зажимов и установочных устройств; - допуски формы и расположения поверхностей; - таблицы и технические требования к эскизам (при необходимости); - обозначения позиций составных частей изделия (для процессов и операций сборки, разборки). Примеры выполнения операционных эскизов приведены в приложении. ^ Исходными данными для выбора рационального инструмента и режимов резания являются: - операционный эскиз детали (форма поверхности); - величина и характер припуска на переходе и глубина резания по проходам; - марка и механические свойства материала детали; - требования к шероховатости обработанной поверхности; - тип оборудования; - количество проходов и средняя стойкость инструмента на переходе. Одной из основных задач расчета режимов резания является установление стойкости инструментов, обеспечивающей экономически рентабельный режим работы. Для этого созданы нормативы режимов резания [12], справочники [13], [14], номограммы и др. Как правило, нормативы режимов рассчитаны для стойкости инструмента Т = 30…60 мин., которая считается экономической стойкостью при работе на серийно выпускаемых станках. Чаще всего, при пользовании такими рекомендациями не учитываются специальные требования к операции, ряд ограничений – по расходу инструмента, загрузки оборудования, уровню затрат и др. Данные, приведенные в нормативах, рекомендуется уточнять применительно к конкретным условиям производства. Последовательность действий при выборе инструмента и режимов резания изложена в таблице 3.1. Таблица 3.1 – Выбор режимов резания
|