Выпускная квалификационная работа по технологии машиностроения

1) метод получения исходной заготовки принимают аналогичным существующему;

2) метод получения исходной заготовки изменяют, но это не вызывает существенных изменений технологического процесса механической обработки;

3) метод получения исходной заготовки изменяют, и в результате этого существенно изменяется ряд операций последующей механической обработки.

В первом случае необходимо со ссылкой на специальную литературу обосновать оптимальность существующего метода получения исходной заготовки. Расчёт себестоимости получения заготовки в этом случае производить нецелесообразно.

Во втором случае выбор нового метода получения исходной заготовки необходимо обосновать экономическим расчетом, для чего нужно определить себестоимость получения заготовки в сравниваемых вариантах и показать преимущества предлагаемого способа по сравнению с существующим способом получения исходной заготовки. Себестоимость заготовки определяют в соответствии с указаниями, приведёнными в работах [1.46, 1.47, 1.48].

В третьем случае, когда изменение способа получения заготовки существенно изменяет технологический процесс изготовления детали, оценка экономической эффективности производится путём сравнения себестоимости изготовления изделия по сопоставляемым вариантам. При этом учитывают как себестоимость получения исходной заготовки, так и себестоимость последующей механической, термической, химико-термической и другой обработки:

Сизд = Сзаг + Собр.

Себестоимость получения исходной заготовки Сзаг и себестоимость последующих видов обработки (механической, термической, химико-термической и др. обработки) определяют согласно указа-

ниям работ [1.46, 1.47].

Степень оптимальности предлагаемого метода получения исходной заготовки необходимо оценить коэффициентом использования материала.

21

6.3.7. Выбор технологических баз

Правильный выбор баз (черновых и чистовых), а также способов установки и закрепления заготовки на станке при её обработке является одним из наиболее важных вопросов при разработке технологического процесса изготовления детали [1.40, 1.41]. От этого зависит точность и качество обработки.

В пояснительной записке должен быть обоснован выбор технологических баз.

При выборе баз следует руководствоваться следующими соображениями:

–необходимо по возможности реализовывать принцип совмещения баз (технологической, измерительной и конструкторской). При этом наилучшие по точности результаты будут достигнуты

вслучае, когда технологической и измерительной базой служит основная сборочная база, т.е. поверхности, которые определяют положение деталей в сборочной единице (например, центральное отверстие и торец зубчатого колеса);

–следует соблюдать принцип постоянства баз, т.е. в ходе обработки на основных технологических операциях необходимо использовать в качестве технологических баз одни и те же поверхности,

втом числе искусственные базы, например центровые отверстия;

–в случае, если постоянство баз не может быть обеспечено,

вкачестве новой технологической базы используют обработанные поверхности. Если при этом базовая поверхность не является измерительной, то необходимо выполнить проверочный расчёт допуска на обрабатываемый размер;

–технологическая база должна обеспечивать достаточную устойчивость и жёсткость заготовки, что достигается соответствующими размерами базовых поверхностей и их взаимным расположением;

–технологическую базу следует выбирать с учётом простоты и дешевизны зажимного приспособления, удобства установки детали и её закрепления. Выбранные в качестве технологических баз поверхности должны быть обработаны на первых операциях.

22

При выборе черновой установочной базы руководствуются следующим:

–для заготовок, у которых обрабатывают не все поверхности,

вкачестве черновой базы принимают поверхности, остающиеся необработанными. В этом случае обеспечивается более точное взаимное положение обработанных и необработанных поверхностей;

–для заготовок, у которых все поверхности обрабатываются, за черновую базу принимают поверхности, имеющие наименьшие припуски.

Черновые базовые поверхности должны быть по возможности гладкими, не должны иметь штамповочных или литейных уклонов, на них не следует размещать литники, прибыли, плоскости разъёма моделей, штампов и форм.

При реализации автоматического метода получения точности размеров черновая установочная база принимается только для одного установа. Повторное использование этой черновой базы может нарушить взаимное расположение обрабатываемых поверхностей. Однако для заготовок, получаемых точными методами литья или штамповки, это правило не является обязательным.

6.3.8.Термическая обработка и её место

втехнологическом процессе изготовления детали

Термическая обработка преследует три основные цели:

1)улучшить обрабатываемость материала и уменьшить внутренние остаточные напряжения – отжиг;

2)улучшить микроструктуру стали, уменьшить внутренние ос-

таточные напряжения, улучшить механические свойства стали

иподготовить кпоследующей термической обработке – нормализация;

3)улучшить физико-механические свойства материала в соответствии с техническими условиями чертежа – закалка и/или хими- ко-термическая обработка (цементация, азотирование, цианирование, алитирование и т.п.).

Отжигу подвергают исходные литые, кованые и штампованные заготовки. Нормализацию, как правило, проводят после обдирки или черновой обработки.

23

Покупной стандартизованный прокат (круглый пруток, квадрат, шестигранник, периодический прокат, труба и т.д.) на предприятии – изготовителе изделия не повергают ни отжигу, ни нормализации, так как эти операции производят централизованно на заводе – изготовителе проката.

Закалка повышает твёрдость, прочность и износоустойчивость материала заготовки, но сопровождается изменением формы и размеров, поэтому её производят перед чистовыми и отделочными операциями технологического процесса изготовления детали, когда обрабатываемые поверхности заготовки имеют небольшой припуск.

При местной закалке отдельных поверхностей после химикотермической обработки, например при закалке рабочих поверхностей зубьев зубчатых колёс после цементации, в технологическом процессе должны быть предусмотрены операции защиты незакаливаемых поверхностей и поверхностей, не подвергающихся химикотермической обработке от поверхностного насыщения углеродом или азотом.

Кроме того, в технологическом процессе могут быть предусмотрены операции нанесения защитных гальванических покрытий.

6.3.9. Содержание и последовательность технологических операций и выбор средств технологического оснащения

Данный раздел формируется с помощью работ [1.1–1.13, 1.14,

1.24, 1.25, 1.43, 1.46–1.48].

Выбор обработки отдельных поверхностей детали и последовательность выполнения операций выбирают исходя из требований рабочего чертежа и с учётом размеров, веса изделия, вида и способа получения исходной заготовки.

Вначале по заданным рабочим чертежом точности и шероховатости обрабатываемой поверхности намечают способ её окончательной обработки. При этом следует руководствоваться справочными таблицами экономической точности и шероховатости обработки. Затем по известным свойствам исходной заготовки выбирают способ первичной (черновой) обработки поверхности. Зная способы окончательной и первичной обработки, намечают промежуточные

24

способы обработки, при этом каждый последующий способ должен быть точнее предыдущего.

После того как намечена последовательность обработки отдельных поверхностей, составляют маршрут обработки заготовки, выбирая из большого числа возможных вариантов решения оптимальный. Цель технологического маршрута – дать общий план обработки заготовки при изготовлении детали, наметить содержание и последовательность технологического процесса.

При установлении общей последовательности обработки рекомендуется учитывать следующие положения:

–каждая последующая операция должна уменьшать погрешности и улучшать качество поверхности;

–в первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить чистовой технологической базой для последующих операций, а затем следует обрабатывать поверхности, с которых снимается наибольший слой материала;

–вначале следует производить операции, при которых возможно появление брака из-за внутренних дефектов заготовки; обработка остальных поверхностей ведётся в последовательности, обратной их точности: чем точнее должна быть поверхность, тем позже она обрабатывается;

–технологический процесс изготовления детали завершается

обработкой той поверхности, которая является наиболее точной

иимеет наибольшее значение для эксплуатации изделия;

–технический контроль намечают после тех этапов обработки, где наиболее вероятно появление брака, перед сложными и дорогостоящими операциями и после окончания изготовления детали.

Операции технологического процесса изготовления детали целесообразно располагать в следующей последовательности:

–обработка базовых поверхностей;

–черновая обработка;

–получистовая обработка;

–чистовая обработка;

–термическая (химико-термическая) обработка;

–отделочная обработка.

25

Конкретный единичный технологический процесс изготовления детали может не содержать некоторых из перечисленных выше групп операций. Однако общая последовательность обработки в целом должна сохраняться.

При составлении конкретного технологического маршрута изготовления детали необходимо руководствоваться типовыми технологическими процессами изготовления деталей данного типа. Типовые технологические процессы являются информационной основой для разработки единичных технологических процессов, поэтому необходимо изучать их построения, приводимые в технической литературе.

Внекоторых случаях, прежде чем принять решение о методах

ипоследовательности обработки, необходимо произвести расчёты экономической эффективности отдельных вариантов и выбрать наиболее рациональные из них для данных условий производства. Методика расчётов приводится в работах [1.46, 1.47, 1.48].

После составления общего технологического маршрута обработки выбирают структуру операций, уточняют способы установки

изакрепления заготовки, содержание и последовательность выполняемых переходов. При разработке единичного технологического процесса и структуры операций необходимо стремиться к концентрации обработки, т.е. объединению в одной операции максимального (целесообразного в данных условиях) числа переходов, выполняемых одновременно на одном рабочем месте.

Применение малооперационной технологии приводит к сокращению числа рабочих мест. Более высокая стоимость оборудования, основанная на принципе концентрации операций (многоинструментальные, многопозиционные полуавтоматы и автоматы, многооперационные станки с ЧПУ и т.п.), как правило, окупается за счёт увеличения производительности труда.

После определения последовательности и содержания технологических операций выбирают средства технологического оснащения: технологическое оборудование, в том числе контрольное и ис-

26

пытательное; технологическую оснастку, в том числе инструменты и средства контроля; средства механизации и автоматизации производственных процессов.

Выбор модели станка определяется, прежде всего, его возможностью обеспечить точность и качество обработки. Если эти требования можно обеспечить обработкой на различных станках, модель станка выбирают с учётом рекомендаций работ [1.25, 1.46, 1.47]. Должны быть обеспечены:

–соответствие размеров станка габаритам изготавливаемых де-

талей,

–необходимая мощность станка,

–возможность механизации и автоматизации процесса изготовления детали,

–наименьшая себестоимость изготовления детали,

–возможность приобретения станка,

–использование имеющегося оборудования.

Выбор технологического оборудования должен обосновываться экономическими расчётами.

Для каждой операции с учётом конкретной модели станка

испособа установки и закрепления заготовки выбирают необходимые станочные приспособления, режущий, измерительный и вспомогательный инструмент и обосновывают его применение, определяют средства механизации и автоматизации.

Последовательность и содержание операций технологического процесса сборки изделия и рекомендации по выбору средств технологического оснащения приведены в работе [1.13].

Вэтом разделе пояснительной записки приводятся результаты работы по проектированию технологии обработки: обосновывается разработанный технологический процесс и изменения, внесённые в него (по сравнению с базовым вариантом); выбор оборудования, оснастки; приводятся расчёты по обоснованию выбора вариантов

ит.д.

27

Недопустимо давать просто описание технологического процесса (перечень операций и оборудования) без соответствующих пояснений и обоснований.

6.3.10. Расчёт припусков и проектирование исходной заготовки

После выбора оптимального способа получения исходной заготовки и разработки технологического маршрута изготовления детали определяют припуски на механическую обработку.

Для трёх основных поверхностей детали – наружных цилиндрических поверхностей, внутренних цилиндрических поверхностей и торцов – определение операционных и общих припусков производят дифференциально-аналитическим методом, изложенным в рабо-

тах [1.47, 1.48, 4.7, 4.8, 4.9, 4.10].

Результаты расчёта оформляют в пояснительной записке в виде таблиц. Для рассмотренных поверхностей в пояснительной записке приводят графические схемы расположения операционных и общих припусков и допусков [1.45, 1.46, 1.47, 1.48].

Для остальных поверхностей изделия припуски выбирают согласно действующим нормативным материалам и заносят в сводную таблицу, приводимую в пояснительной записке.

По рассчитанным и выбранным величинам припусков выполняют рабочий чертёж исходной заготовки. На чертеже указывают размеры и допуски, литейные и штамповочные уклоны, технические условия на изготовление заготовки.

Чертежи заготовки из проката и листового материала не вычерчивают.

6.3.11. Расчёт режимов механической обработки

Для всех операций механической обработки технологического процесса изготовления детали назначают режимы обработки согласно требованиям работ [1.10, 1.11].

28

Режимы механической обработки (режимы резания) для каждой операции рассчитывают в следующей последовательности:

–по величине операционного припуска определяют число рабочих ходов и глубину резания;

–определяют максимальную технологически допустимую по-

дачу;

–выбранную подачу согласуют с паспортными данными станка (как правило, выбирают ближайшее меньшее значение);

–по формулам теории резания (для двух-трёх операций) или по нормативам (для остальных операций) устанавливают скорость резания (с учётом стойкости инструмента и многоинструментальной наладки);

–по скорости резания рассчитывают число оборотов шпинделя

вминуту;

–расчётное число оборотов шпинделя согласовывают с паспортным данными станка (как правило, выбирают ближайшее меньшее значение);

–определяют тангенциальную составляющую силы резания или крутящий момент;

–подсчитывают эффективную мощность на шпинделе станка и определяют требуемую мощность двигателя станка, сравнивая её

сфактической мощностью (при необходимости корректируют выбор станка по мощности).

При выборе режимов многоинструментальной обработки (резания) необходимо учитывать специфику расчёта, изложенную в ра-

ботах [1.37, 1.38].

Для двух-трёх операций (по указанию руководителя) режимы резания рассчитывают по формулам теории резания и корректируют по данным станка. Значения режимов резания (как расчётные, так и выбранные по справочникам) по всем операциям механической обработки заносят в сводную таблицу, приводимую в пояснительной записке, ив технологическую документацию (технологические карты).

29

6.3.12. Расчёт технических норм времени

Для каждой операции технологического процесса изготовления детали необходимо определить технически обоснованную норму времени. При массовом типе производства определяют расчётноаналитическим методом норму штучного времени, а при серийном производстве расчётно-аналитическим методом определяют норму штучного времени и норму штучно-калькуляционного времени.

Нормы времени определяют в следующей последовательности:

– по установленным режимам резания вычисляют основное (машинное) время, формулы для расчёта которого приведены в ра-

ботах [1.34–1.40];

–по содержанию каждого перехода устанавливают вспомогательное время с учётом возможных совмещений переходов и перекрытий элементов штучного времени;

–рассчитывают время на обслуживание рабочего места (организационное и техническое);

–рассчитывают время на отдых и естественные надобности;

–при серийном типе производства определяют подготовитель- но-заключительное время на партию деталей;

–суммируют составляющие штучного времени;

–при серийном типе производства штучно-калькуляционное время определяют путём суммирования штучного времени и части подготовительно-заключительного, приходящегося на одну деталь из партии.

Нормирование сборочных операций производится по общим формулам штучного и штучно-калькуляционного времени. Основное и вспомогательное время на выполнение наиболее распространённых сборочных переходов приводится в общемашиностроительных нормативах [1.10, 1.11]. При поточной организации сборки длительность всех операций должна быть равной или кратной такту выпуска.

Для двух-трёх операций (для которых производился подробный

расчёт режимов резания) в пояснительной записке приводят данные

30