ности, используемые как технологические базы в дальнейших операциях. Черновая технологическая база - это база для обработки чистовых баз.

в) При выборе черновой базы для обработки заготовок сложного кон­ тура (например, корпусных литых заготовок) следует исходить из условия равномерного распределения припуска между всеми обрабатываемыми по­ верхностями (из принципа выкраивания детали).

г) Черновой базой пользуются только один раз для первой установки

детали на станке.

3. Принцип совмещения (единства) баз заключается в том, что в кач стве технологических баз следует принимать поверхности, которые одно­ временно являются измерительными базами.

При совмещении баз обработка заготовки осуществляется по размерам, поставленным в рабочем чертеже, с использованием всего поля допуска на размер, предусмотренного конструктором. Если технологическая база не совпадает с другими, технолог вынужден заменить конструкторские размеры более удобными для обработки технологическими, проставленными непо­ средственно от технологических баз. При это м происходит удлинение раз­ мерных цепей, и поля допусков конструкторских размеров распределяются между вновь введенными размерами, связывающими технологические базы с конструкторскими и с обрабатываемыми поверхностями. В конечном счете это приведет к ужесточению допусков на размеры, выдерживаемые при об­ работке, к удорожанию процесса обработки и к понижению его производи­ тельности.

4. Принцип постоянства баз заключается в том, что необходимо стре миться к использованию одной и той же технологической базы, не допуская без особой необходимости смены баз (не считая смены черновой базы).

Стремление осуществить обработку на одной технологической базе объясняется тем, что всякая смена баз увеличивает погрешность взаимного расположения поверхностей, обработанных от разных баз, дополнительно

внося в нее погрешность взаимного расположения самих технологических баз.

4.8. Формирование структуры технологического процесса

При формировании технологического процесса необходимо опреде­ лить структуру операции. При формировании структуры операции исполь­

зуются два принципа - принцип концентрации и принцип дифференциации операций.

Принцип концентрации характеризуется тенденцией сосредоточить в одной операции обработку возможно большего числа поверхностей. Техно­ логический процесс, построенный по принципу концентрации, будет состо-

ять из небольшого числа сложных по структуре операций. Использование принципа концентрации позволяет:

а) упростить планирование и организацию производства, поскольку планирование и учет ведутся по операциям, а их число будет минимальным; б) сократить номенклатуру приспособлений, необходимых для уста­ новки и закрепления заготовок, что обеспечивает уменьшение затрат време­

ни и средств на проектирование и изготовление оснастки; в) уменьшить число установок каждой заготовки, что весьма важно

при обработке тяжелых и крупногабаритных деталей (сокращение числа ус­ тановок во всех случаях облегчает достижение высокой точности взаимного расположения поверхностей);

г) повысить производительность труда путем сокращения как основ­ ного технологического, так и вспомогательного времени.

Принцип концентрации операций может быть реализован различны­ ми путями, в связи с чем различают три вида концентрации - организацион­ ную, механическую, технологическую.

Организационной называют такую концентрацию операций, при ко­ торой соединение нескольких операций в одну производится так, что сам ме­ тод при этом не претерпевает никаких изменений. Такой вид концентрации реализуется на универсальном оборудовании при использовании рабочих высокой квалификации.

Механическая концентрация предусматривает замену установок пози­ циями или механизированную смену инструмента.

Технологической называют концентрацию, при которой простые пере­ ходы объединены в сложные, т.е. в работе одновременно участвует несколь­ ко режущих инструментов или сложным инструментом одновременно обра­ батывается несколько поверхностей заготовки.

Второй принцип определения структуры операции - принцип диффе­ ренциации - предусматривает разукрупнение обработки и упрощение каж­ дой операции при увеличении их числа. Достоинства дифференцированного процесса состоят в следующем:

а) упрощаются приспособления и инструменты, наладка станков, уменьшается время подготовки производства;

б) его легко можно перестроить, что важно в условиях частой смены объектов производства;

в) создаются благоприятные возможности для обработки заготовки с наивыгоднейшими режимами резания в каждом переходе.

Использование одного из двух принципов (концентрации или диффе­ ренциации) при формировании структуры операции зависит в основном от типа производства. В условиях единичного и мелкосерийного производства операции обычно проектируются по принципу организационной концентра­ ции. В условиях крупносерийного и массового производства применяется

дифференциация операций (конвейерные автоматические линии состоят, как правило, из простых узкоспециализированных станков). Одновременно ши­ роко используются ТП с многошпиндельными автоматами и с технологиче­ ской концентрацией операций. Наиболее выражено использование принципа концентрации в условиях мелкосерийного и среднесерийного производства с применением многоинструментальных станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, многоцелевых станков

4.9. Технологическая унификация

Научно-технический прогресс в машиностроении обусловливает ус­ корение темпов создания все более совершенных машин, увеличение числа их типов и типоразмеров, усложнение их конструкций. Это вызывает возрас­ тание затрат времени и средств на технологическую подготовку. В связи с этим становится особенно актуальной задача технологической унификации. Технологическая унификация - приведение к единой системе методов обра­ ботки заготовок.

Задачи, решаемые технологом при проектировании ТП, можно разде­ лить на расчетные и нерасчетные. К расчетным относятся задачи по опреде­ лению припусков на механическую обработку, операционных технологиче­ ских размеров, режимов резания, нормы времени и расходов материалов. Решение таких задач сводится к выполнению расчетов по формам, т.е. реше­ ние их достаточно формализовано. Нетрудно составить алгоритм, позво­ ляющий решать эти задачи с использованием ЭВМ. Однако большую часть составляют нерасчетные задачи. Это такие задачи, как выбор методов обра­ ботки, типа оборудования, вида инструмента, назначение схемы базирова­ ния, способа установки детали, формирование состава операций, определе­ ние последовательности операций, выбор вида заготовки, определение по­ следовательности переходов в операции.

Каким же образом технолог принимает решение в каждом из пере­ численных случаев? Рассмотрим в качестве примера задачу о выборе метода обработки. Пусть в детали нужно обработать отверстие заданных размеров. Для решения рассматриваемой задачи технолог применит уже опробованные методы. В технологии машиностроения известно несколько проверенных на практике методов обработки отверстий: черновые - сверление, рассверлива­ ние, зенкерование, растачивание; чистовые - развертывание, растачивание, протягивание, шлифование, хонингование. Следовательно, имеется конеч­ ный набор известных методов обработки (типовых решений), и задача тех­ нолога состоит в обоснованном выборе одного из них, т.е. работа технолога сводится к принятию одного из типовых решений рассматриваемой техноло­ гической задачи.

Каждый из методов обработки (типовое решение) имеет свою область рационального применения, которая определяется комплексом условий как технологического, так и организационно-экономического характера. При от­ сутствии отверстия в заготовке первым черновым переходом назначают сверление. Если окончательные размеры отверстия велики, то сначала свер­ лят отверстие малого диаметра, а затем его рассверливают. В крупносерий­ ном и массовом производствах применяют более точные методы получения заготовок, поэтому в заготовке отверстие, как правило, уже имеется. Тогда черновым переходом может быть зенкерование. Однако зенкеры изготовля­ ют в основном диаметром до 150 мм. При больших диаметрах отверстий не­ обходимо назначать растачивание и т.д.

Таким образом, основной принцип состоит в обоснованном выборе типового решения. Аналогичен методологический подход и к решению дру­ гих технологических задач нерасчетного характера. Необходимо отмстить, что типовые решения являются основой технологического проектирования при использовании ЭВМ.

При проектировании ТП используются три уровня технологической унификации:

1)типизация маршрута обработки отдельных (элементарных) поверх­

ностей;

2)типизация маршрута обработки сочетаний поверхностей;

3)комплексная типизация ТП обработки заготовок.

Работа по типизации ТП на любом уровне должна начинаться с клас­ сификации деталей, сочетаний поверхностей и элементарных поверхностей. Основной задачей классификации является приведение всего многообразия заготовок, поверхностей, их сочетаний к минимальному числу типов, для ко­ торых можно разработать унифицированные ТП.

Типизация маршрутов обработки элементарных поверхностей. В ма­ шиностроении накоплен большой опыт разработки и использования типовых маршрутов обработки различных поверхностей. Многие,из этих маршрутов зафиксированы в руководящих и справочных материалах.

Число возможных вариантов маршрута может быть довольно боль­ шим. Вес они, однако, различны по эффективности и рентабельности. Выбор окончательного варианта по этим показателям важен, но сложен и трудо­ емок. Маршрут выбирают приближенно, оценивая трудоемкость сопостав­ ляемых вариантов по суммарному основному времени обработки и исполь­ зуя для расчета нормативные материалы. Более точно выбирают маршрут при сравнении суммарной себестоимости обработки.

Типизация маршрутов обработки сочетаний поверхностей. Под соче­ танием понимают обычно набор элементарных поверхностей, образующих конструктивный элемент детали определенного функционального назначе­ ния (например, набор поверхностей, образующих шпоночный паз, шлицы,

замок типа «ласточкин хвост»). Такие наборы поверхностей называются кон­ структорско-технологическим элементом детали (КТЭ). Признаками классификации КТЭ на подгруппы, типы являются: функциональное назна­ чение, конфигурация и размеры поверхностей, материал детали, требуемая точность.

Комплексная типизация ТП обработки заготовок. Эта типизация ба­ зируется на классификации деталей по конструктивно-технологическим при­ знакам. Она включает в себя анализ и упорядочение отдельных деталей и уз­ лов с целью объединения конструктивно и технологически сходных деталей в соответствующие классы, группы, типы. Под типом подразумевается сово­ купность близких по форме и размерам деталей одного класса, которые можно обработать по общему типовому ТП.

В группу включаются детали с разными конструктивными, но обида­ ми технологическими признаками. Для их обработки используется одинако­ вое оборудование и оснащение при выполнении всех или отдельных опера­ ций. Характеристики типового и группового методов обработки приведены в табл.4.2.

Типовые и групповые ТП более подробно рассматриваются ниже.

4.10.1. Типовой технологический процесс

Идея типизации технологических процессов была предложена про­ фессором А.П.Соколовским в конце 30-х годов. Типовой ТП является уни­ фицированным процессом обработки всех деталей (или сборки узлов), при изготовлении которых в соответствии с требуемым конечным состоянием ставятся одинаковые задачи. Он как бы объединяет большое количество ин­ дивидуальных процессов изготовления. Достигаемое при этом уменьшение всей совокупности технологических процессов, нуждающихся в разработке, ведет к снижению затрат, поэтому типовые ТП могут быть разработаны тща­ тельно и с использованием новейших достижений науки и передового про­ изводственного опыта. Типовые решения технологических задач дают наи­ больший эффект в том случае, если являются комплексными, оптимальными и разработаны с учетом достижений науки и техники.

Первым этапом типизации технологических процессов является клас­ сификация деталей машин. Детали могут быть разбиты на следующие классы по общности технологических задач, возникающих при их изготовлении: ва­ лы, втулки, диски, эксцентричные детали (например, коленчатые валы), кре­ стовины, рычаги, плиты, стойки, угольники, балки, зубчатые колеса, фасон­ ные кулачки, ходовые винты и червяки, мелкие крепежные детали. Каждый класс деталей разбивается на группы, подгруппы и типы. Типовая деталь объединяет совокупность деталей, имеющих одинаковый план (маршрут) операций, осуществляемых на однородном оборудовании с применением однотипных приспособлений и инструментов.

В практике машиностроения используются различные формы пред­ ставления типового ТП, различающиеся степенью детализации и возможно­ стью варьирования характера и содержания операций.

Наименее детализируемой формой является укрупненный типовой маршрут. В его основу положена унифицированная последовательность опе­ раций, в которой все 100 % операций являются варьируемыми. Операции располагаются в рациональной последовательности. Описание операций ог­ раничивается указанием метода обработки с ее уточнением или без уточне­ ния. В уточнениях содержатся дополнительные данные о методе обработки; например, при зубофрезеровании способом обкатки может быть указано фрезерование обкаткой прямых зубьев, фрезерование обкаткой зубьев, рас­ положенных на торце (торцовых), фрезерование обкаткой косых зубьев. Ук­ рупненные типовые маршруты могут быть представлены в виде описания (рис. 4.4), графа последовательности операций (рис. 4.5).

Деталь - зубчатое колесо Материал и размеры: незакаленная сталь, наружный диаметр 400 мм, модуль до 10 мм

Рис. 4.4. Укрупненный типовой маршрут

Более детализированной формой типового 111 является типовой маршрут для детали-представителя, Здесь область допустимого варьирова­ ния последовательности операций сужается и соответственно увеличивается доля постоянных операций. Операции описываются более детально, и опи­ сание содержит все постоянные данные, необходимые для заполнения опе­ рационных карт. Переменные данные, которые нужно определять в допол­ нение к постоянным, соответствующим образом характеризуются. Кроме то­ го, в последовательность операций включаются операции контроля или ука­ зания по проведению испытаний.

Содержание и построение типового маршрута для обработки детали - представителя - пальца с односторонним уступом - представлено на рис. 4.6.

При групповой обработке индивидуальная, т.е. специфическая для отдельных деталей, технологическая подготовка и практическое исполнение операций заменяются унифицированным комплексным решением для груп­ пы деталей с однотипной задачей по обработке - так называемой группы об­ рабатываемых деталей. Информация и параметры для групповой операции излагаются в ТП, который может быть дополнен другой технологической документацией, например групповыми планами настройки станков.

Комплексное решение для группы деталей охватывает унифициро­ ванные переходы, средства обработки (групповые инструменты, приспособ­ ления), оборудование, настройку и в большинстве случаев предусматривает более высокую организационную форму производства (например, групповая поточная).

В групповой поточной линии оборудование располагают по техноло­ гическому маршруту обработки деталей, прикрепленных к данной линии. Из подобранной по конфигурации, размерам, точности, шероховатости обраба­ тываемых поверхностей, серийности выпуска, видам заготовки и обрабаты­ ваемого материала группы деталей выбирают так называемую комплексную деталь. Эта деталь объединяет все элементы прикрепленной группы деталей или большинство. Для нее разрабатывают технологический процесс и проек­ тируют наладки станков. Остальные детали группы, которые проще ком­ плексной, обрабатывают при этих наладках с пропуском отдельных инстру­ ментов или при незначительной переналадке линии. Все закрепленные за линией детали обрабатывают периодически пропускаемыми партиями; при обработке каждой партии линия работает как непрерывно поточная. Линии такого типа называют переменно-поточными. Эффективность применения переменно-поточных линий зависит от подбора деталей, времени на перена­ ладку, конструкции приспособлений и схем наладок. Во всех случаях нужно стремиться к тому, чтобы при групповой обработке технологическая себе­ стоимость и время обработки (включая время на переналадку линии) были меньше, чем при индивидуальной обработке.

Рассмотрим построение операции группового ТП. Для сформирован­ ной группы создается комплексная деталь. При этом за основу принимается чертеж детали, имеющей наибольшее число поверхностей, к которому до­ бавляются поверхности других деталей группы. Применительно к конфигу­ рации комплексной детали определяется содержание операции состав и последовательность технологических переходов, выбирается оборудование, технологическая оснастка и разрабатывается наладка станка. При этом осна­ стка должна быть групповой или универсально-переналаживаемоЙ и пришдной для изготовления любой детали группы, а оборудование должно обеспе­ чивать высокопроизводительную обработку при минимальных затратах на его переналадку. В табл. 4.3 приведен пример построения групповой опера­

4.10.3. Этапы технологической унификации

При технологической унификации выполняются следующие этапы ра­

боты:

1)конструкторская классификация деталей;

2)технологическая классификация и группирование деталей по тех­ нологическим признакам;

3)разработка типовых и групповых технологических процессов. Конструкторская классификация деталей представляет собой анализ

номенклатуры деталей и их сортировку с целью объединения конструктивно сходных деталей в соответствующие классы и группы. Конструкторское сходство проявляется в сходстве геометрической формы и расположения конструктивных элементов (цилиндрических, конических и сферических по­ верхностей, канавок резьбы, шлиц) деталей. Конструктивные элементы, рас­ сматриваемые как признаки детали, выявляются непосредственно из чертежа детали. Как было отмечено, детали могут быть разбиты на такие классы, как валы, втулки, диски, зубчатые колеса и т.д., на основе системы классифика­ ции.

Система классификации - это совокупность правил, используемых при разделении множества деталей на подмножества (классы, группы, типы). Конструктивные признаки, по которым детали группируются, представляют­ ся в виде кодов (совокупности знаков - цифр, букв) по разработанной систе­ ме кодирования. Классификация и кодирование информации о детали будут рассмотрены ниже.

Технологической классификацией называют анализ и упорядочение деталей на основе конструкторской классификации с целью образования подмножеств, для которых можно разработать унифицированные ТП. К ос­ новному конструкторскому классификатору добавляются дополнительные технологические классификаторы, которые позволяют упорядочить и зако­ дировать детали по признакам технологического сходства по материалу, га­ баритным размерам, степени точности размеров, шероховатости поверхно­ стей, наличию термической обработки. Группа деталей при классификации по технологическим признакам является технологической группой, и каждой такой группе ставится в соответствие один унифицированный ТП (рис. 4.7).

При разработке унифицированных ТП совокупности деталей, возмож­ но, будут скорректированы. Корректировка может привести как к объедине­ нию, так и к расчленению ранее образованных групп.

После группирования деталей по технологическим признакам следует этап разработки унифицированного ТП - проектирование маршрута обра­ ботки деталей и операционных карт. Пример маршрута обработки показан на рис.4.4, операционная карта представлена в табл. 4.4.

Т абли ца 4.4

Операционная карта типового технологического процесса