Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

Разработка технологической операции

Исходными данными для разработки операции являются изготавли­ваемые на операции МП, МПИ, их МТИ, а также МТБ, заготовительные модули, тип станка, такт выпуска, общее количество изготавливаемых деталей и др.

В результате разработки технологической операции должны быть выбраны модель станка, схема базирования заготовки, приспособление, скорректированы режимы обработки и марки материала режущего инст­румента. его тип и характеристики, определена последовательность обра­ботки МПз, МПИз, выбраны контрольно-измерительные средства, вспо­могательный инструмент, метод настройки и поднастройки на заданную точность, определены рабочие настроечные размеры и др.

При разработке операции надо проверить совместимость технологи­ческих переходов всех МТИ, уточнить режимы обработки и, в случае надобности, внести соответствующие коррективы.

В завершение на каждый МТИ заполняется карта, где приводятся эскиз изготавливаемого МП, МПИ с припусками на обработку каждой его поверхности, последовательность всех технологических и вспомога­тельных переходов, непосредственно связанных с получением поверхно­стей МП, МПИ, режимы обработки, основное технологическое и вспомо­гательное время на обработку, обрабатывающий инструмент и др.

Следующим этапом разработки операции является определение по­следовательности изготовления МП, МПИ. В зависимости от серийности производства возможны три варианта изготовления МП, МПИ: последо­вательная, параллельная и смешанная обработки их заготовительных мо­дулей. Последовательная обработка обычно применяется в единичном и мелкосерийном производстве, а параллельная - в массовом и крупносе­рийном.

Критерием выбора последовательности изготовления МП, МПИ яв­ляется достижение наивысшей производительности при заданной точно­сти обработки.

Выбор модели станка. При разработке традиционных технологиче­ских процессов станки выбирают по методу обработки: фрезерные, свер­лильные и т. д., или комбинации методов обработки.

При разработке модульных технологических процессов станки должны выбирать под изготовление МП, МПИ по заданному МТИ.

Поскольку приходится пользоваться традиционным станочным пар­ком, то при выборе модели станка в первую очередь устанавливается возможность изготовления на нем МП, МПИ по заданным МТИ.

Выбирая станок, руководствуются следующими основными сообра­жениями.

Соответствие рабочей зоны станка габаритным размерам заго­товки. Заготовка должна свободно размещаться на станке, но использо­вать более крупный станок, чем это необходимо, нецелесообразно.

Например, токарную обработку деталей, имеющих большой диа­метр, но малую длину, выгодно производить на лоботокарном или кару­
сельном станке, а не на обычном токарном. Сверлить отверстия в круп­ных деталях лучше на радиально-сверлильном станке, а не на вертикаль - но-сверлильном. Растачивать отверстия в крупных деталях, имеющих форму, плохо вписывающуюся в воображаемый цилиндр, лучше на стан­ках типа расточных, а не на станках, требующих вращения детали.

Возможность обеспечения нужной точности обработки. Это со­ображение приобретает особое значение при выборе станков для оконча­тельных операций. При этом, зная нужную точность, ориентируются на величину так называемой экономической точности метода обработки, характерную для данного станка.

Понятие об экономической точности основывается на статистиче­ских исследованиях и связано с тем, что для каждого станка (более ук - рупненно - для каждого процесса или метода обработки) существует не­который интервал точности обработки между точками / и 2 (см. рис. 2.3.17). Он характерен тем, что при выходе из него в сторону высшего уровня точности (до точки /), стоимость обработки начинает быстро возрастать, а при выходе в сторону низшего уровня (после точки 2) она уменьшается очень медленно. Этот интервал между точками / и 2 определяет границы, в которых лежит некоторая средняя (экономическая) точность обработки для данного метода обработки и станка.

При выборе станков учитывают, что экономическая точность зави­сит не только от метода обработки, на который рассчитан станок (точе­ние, шлифование и т. д.), но и от припуска на обработку и материала детали (например, при точении легких сплавов легко достигается такая же точность, какую при обра­ботке сталей можно экономично получить только шлифованием). Поскольку величины снимаемых припусков фигурируют в МТИ, то можно точнее выбрать нужный станок.

При выборе станка учитывают также допустимую шероховатость поверхности. В пределах каждого метода обработки шероховатость зависит в значительной степени от режима обработки, но прежде всего определяется самим процессом.

Соответствие мощности, жесткости и кинематических возмож­ностей станка наивыгоднейшим режимам обработки. Станок должен быть достаточно мощным и жестким, чтобы он не ограничивал сечение снимаемой стружки (это особенно важно для предварительной обработ­ки), а также жестким и быстроходным, чтобы не пришлось снижать ско­рость резания. Это особенно важно для окончательной обработки и учета современных тенденций по повышению скоростей обработки.

Соответствие производительности станка заданной программе выпуска деталей. В случае малой производительности станка для опера­ции может потребоваться несколько станков; соответственно увеличива­ется число необходимых приспособлений и инструментов, количество рабочих, станки занимают большую площадь и т. д. В подобных случаях возникает задача о возможности применения особо высокопроизводи­тельных приспособлений или специальных станков. С другой стороны, чрезмерно производительный станок не будет загружен. Применение станка повышенной производительности (многошпиндельного вместо одношпиндельного, полуавтомата и т. п.) всегда должно быть достаточно обосновано. Например, при более тщательной оценке можно обнаружить, что не менее экономично требуемая производительность достигается и на более простом станке, если его снабдить соответствующим приспособле­нием. В условиях серийного производства необходимо учитывать, что станки с повышенной производительностью менее универсальны, чем станки общего назначения, и потому их труднее догружать другими опе­рациями.

Выбор инструментов. Выбирая обрабатывающие инструменты, ориентируются прежде всего на ГОСТы и заводские нормали. В необхо­димых случаях предусматривают специальный инструмент. С целью полного использования режущих свойств инструментов, марки материа­лов подбирают в соответствии со свойствами обрабатываемого материала и условиями операции.

Выбирая измерительные инструменты, надо учитывать в первую очередь соответствие точности инструмента заданному допуску на изго­товление и затраты времени, требуемые для измерения.

При небольшом объеме выпуска главным средством измерения слу­жат универсальные инструменты: штангенциркули, микрометры, универ­сальные индикаторные приборы (скобы, нутромеры, глубиномеры и т. п.). При повышении объема выпуска все в большей мере начинает оправды­ваться использование специальных средств: предельных калибров, спе­циальных индикаторных приборов и контрольно-измерительных приспо­соблений.

Чем больше объем выпуска и сложнее измерение параметра, тем це­лесообразней переносить функцию контроля этого параметра на работ) оборудования. Вместе с этим растет значение методов автоматическою получения размеров и статистического контроля.

Шероховатость поверхностей контролируют обычно визуальным сравнением обработанной поверхности с эталоном, обработанным со­гласно классу стандарта и поверенным прибором. Непосредственно при­борами пользуются для контроля особо ответственных окончательных операций.

Выбор приспособления. Схема базирования заготовки оказывает большое влияние на конструкцию приспособления. Поэтому вначале оп­ределяется схема базирования заготовки, так как при одном и том же МТБ схема базирования может быть разной.

Схема базирования должна обеспечить доступ инструмента к обра­ботке всех МП, МПИ, заданную точность установки, удобство установки и снятия заготовки, точность обработки.

Например, заготовку в форме вала можно базировать в патроне и центре или в центрах с односторонним поводком; при прочих равных условиях точность обработки будет разной.

При базировании корпусной детали схема базирования различается расположением опорных точек в пределах каждой технологической базы; задача заключается в том, чтобы выбрать наилучшее их расположение. После уточнения схемы базирования выясняют возможность обойтись без специального приспособления. Во многих случаях это возможно, так как номенклатура приспособлений общего назначения велика. Однако и форма заготовки, и требуемая точность обработки, и нужная производи­тельность могут потребовать специального приспособления.

Технолог не разрабатывает конструкцию приспособления, но он должен представлять себе ее принципиальную схему; он должен также предвидеть возможные пути повышения производительности с помощью приспособлений, так как без этого можно сделать ошибку при выборе станка. Чем больше объем выпуска, тем шире пользуются специальными приспособлениями. При этом имеют в виду, что с их помощью можно не только повышать производительность станков, но и расширять их техно­логические возможности. Например, фасонные поверхности можно обра­батывать на станках, не предназначенных для такой обработки, если снабдить их копировальными приспособлениями.

Нормирование операции. Важным этапом в разработке операции является нормирование работ, которое проводят с помощью формул рас­чета машинного времени и нормативов времени на ручные работы. Не­обходимо уметь определять все слагаемые штучно-калькуляционного времени.

Исходными данными для подсчета машинного времени являются данные рабочих чертежей деталей и заготовок, технологических процес­сов их изготовления, нормативов по режимам обработки, технологиче­ские характеристики и паспортные данные оборудования и инструмента.

Для нормирования ручных приемов и их элементов используют раз­личного рода нормативные таблицы, графики и номограммы, в которых приведены нормы времени на выполнение типовых ручных приемов и их элементов, связанных с подготовкой рабочего места к работе, с управле­нием станком, со сменой, установкой и закреплением обрабатываемых деталей.

Разработка нормативных данных базируется на сборе, систематиза­ции и математической обработке статистических данных о фактических затратах времени на ручные приемы и их элементы при выполнении су­ществующих технологических процессов в нормальных производствен­ных условиях и при нормальной интенсивности труда. Измерению затрат времени предшествует изучение технологического процесса и разбивка его на последовательные ручные приемы, элементы приемов и элемен­тарные движения.

Процесс измерения продолжительности некоторых приемов полу­чил название хронометража; для изучения отдельных ручных кратковре­менных приемов используют ускоренную киносъемку. Систематизируя полученные статистические данные о затратах времени на различные технологические процессы на однородном оборудовании, разрабатывают нормативные данные.

В результате нормирования определяют норму времени. Иногда вместо нормы времени указывают норму выработки, которой более удобно пользоваться при учете фактической производительности. Нор­мирование следует проводить высококвалифицированным работникам, хорошо знающим оборудование, инструмент, технологическую оснастку.

В зависимости от конкретных условий используются методы нор­мирования:

- метод технического нормирования, заключающийся в определе­нии длительности нормируемой операции по элементам, с использовани­ем нормативов (норму времени устанавливают в результате анализа по­следовательности и содержания действий рабочего и оборудования при наивыгоднейшем использовании эксплуатационных свойств);

- метод расчета норм на основе изучения затрат времени, основан­ный на наблюдении непосредственно в производственных условиях (ис­пользуют для разработки самих нормативов, необходимых для установ­ления технически обоснованных норм расчетным путем);

- метод укрупненного расчета, состоящий в определении нормы времени приближенно по укрупненным типовым нормативам, разрабо­танным на основе сопоставления и расчета типовых операций и процес­сов по отдельным видам работ (применяют в условиях единичного и мелкосерийного производства).

Чем большее число изделий подлежит изготовлению, тем тщатель­нее и детальнее разрабатывают технические нормы. По мере уменьшения серии должны сокращаться и расходы на установление норм времени, на разработку технологического процесса.

Настройка технологической системы на заданную точность об­работки. В зависимости от количества изготавливаемых деталей выби­рают соответствующий метод настройки.

Если речь идет о единичном мелкосерийном производстве, то, как правило, выбирается метод пробных проходов на участке одной детали. Начиная со среднесерийного производства целесообразно аналитическое определение и построение теоретической диаграммы изменения точности обработки или другой характеристики качества, которая позволяет пред­видеть ход процесса обработки и управлять им. Заканчивается разработка операции заполнением операционной карты.

При разработке традиционного технологического процесса в опера­ционной карте указываются все технологические и вспомогательные пе­реходы в заданной последовательности, указываются режимы обработки и средства технологического оснащения, нормы времени.

При разработке модульного технологического процесса в операци­онной карте указываются изготовляемые МП, МПИ, их последователь­ность и коды их МТИ, а также вспомогательные переходы, не связанные с осуществлением МТИ (установка и снятие заготовки, ее поворот, смена инструмента), затраты времени на всю операцию, включая время на вы­полнение МТИ.

К операционной карте должны прикладываться карты всех МТИ, осуществляемых на операции. В карте МТИ приводится: перечень техно­логических переходов и только тех вспомогательных переходов, которые связаны с изготовлением МП, МПИ; обрабатывающий инструмент; ре­жимы обработки; затраты времени и необходимая оснастка. В связи с этим (строго говоря) нет необходимости повторно записывать в операци­онную карту оснастку, связанную с выполнением МТИ. Однако с точки зрения организации работ может оказаться удобным всю оснастку внести в операционную карту.