Проектирование технологических процессов обработки деталей

1. ТЕМА 5. Проектирование технологических процессов обработки деталей

2.

1. Основные положения проектирования
ТПМО.
2. Проектирование технологических
маршрутов обработки.
3. Выбор металлорежущих станков,
инструмента и средств контроля и
измерения.
4. Определение припусков механической
обработки.
5. Нормирование технологических
процессов.

3. Задачи проектирования:

• Основная задача проектирования технологических
процессов механической обработки – установление
методов и средств обработки для получения изделий
заданного количества при минимальных затратах, в
количествах,
установленных
производственной
программой.
• В основу проектирования положены два принципа:
технологический и экономический.
• По технологическому принципу проектируемый
процесс должен полностью обеспечить получение
изделия заданного количества; по экономическому
принципу – обеспечить обработку с минимальными
затратами.

4. Основные разновидности технологического процесса. В технологии машиностроения различают следующие технологические процессы:

единичные, типовые, рабочие, перспективные,
маршрутные, операционные, маршрутно-операционные.
Единичные
технологические
процессы
обработки
(ТПО)
характеризуются однократной
разработкой и применением для
изготовления детали одного типоразмера и наименования, независимо от
величины и программы выпуска.
Типовые ТПО характеризуются универсальностью и применяются при
изготовлении группы деталей с общими конструктивными признаками
(например, валов, зубчатых колес и т.п.).
Рабочие ТПО разрабатываются на данном предприятии для изготовления
конкретного изделия заданного качества, в соответствии с его рабочим
чертежом.
Перспективные ТПО разрабатываются в НИИ и проектных организациях в
качестве основы для дальнейшего проектирования рабочих ТПО.
Маршрутные
и
операционные
процессы
наиболее
часто
разрабатываются в практике. Они различаются по степени детализации.
Маршрутные ТПО содержат перечень операций (в необходимой
технологической последовательности), оборудования, приспособлений и
т.п. Переходы и режимы обработки в маршрутных ТПО не указывают.
Операционные ТПО содержат подробное описание операций с указанием
переходов, режимов обработки, оборудования, приспособлений и т.п.

5. Исходные данные для ТПО. Необходимость проектирования ТПО возникает при проектировании новых и реконструкции старых действующих

заводов, цехов, а также при
изготовлении новых изделий.
• Базовая информация – это рабочий чертеж детали с
необходимыми размерами, допусками, отклонениями от формы,
сведениями о материале (технические условия на изготовление,
программа выпуска деталей, планируемый период выпуска).
• Руководящая информация – это техническое задание на
проектирование ТПО, стандарты на проектирование ТПО,
документация на изготовление аналогичных деталей.
• Справочная информация предполагает необходимые каталоги,
справочники по техническому оборудованию, режущему
инструменту, средствам контроля и измерений, расчету
режимов, норм времени.

6. Последовательность проектирования ТПМО. Проектирование ТПМО состоит из ряда взаимосвязанных и выполняемых в определенной

последовательности этапов:
– определение производственной программы выпуска деталей, типа
производства и методов работы;
– анализ технологичности конструкции деталей, их назначения и
условий работы;
– технологический анализ базового процесса обработки (при
модернизации ТПО);
– проектирование технологического маршрута обработки заготовки;
– выбор заготовки;
– выбор металлорежущих станков, инструментов и средств контроля
и измерения;
– определение припусков механической обработки;
– определение режимов механической обработки;
– нормирование технологического процесса;
– технико-экономическое обоснование рационального варианта ТПО;
– оформление технологической документации по разработанному
технологическому процессу.

7. Под технологическим маршрутом обработки понимают последовательность выполнения технологических операций. На этапе

Под
технологическим
маршрутом
обработки
последовательность выполнения технологических
На
этапе
проектирования
технологический
разрабатывают в следующей последовательности:
понимают
операций.
маршрут
– определяют установочные поверхности;
– определяют обрабатываемые поверхности, их точность и
шероховатость;
– определят перечень операций и их последовательность;
– устанавливают
необходимость
разделения
процесса
обработки на черновые, чистовые и отдельные операции;
– устанавливают необходимость и место термической
обработки в технологическом маршруте.

8. Выбор баз:

• анализ технологичности детали;
• выбор заготовок.

9. Выбор металлорежущих станков

При выборе металлорежущих станков учитываются и
следующие факторы:
• производительность
обработки
(должна
обеспечивать выпуск заданной программы деталей);
• тип производства (массовое и крупносерийное –
автоматические и поточные линии из станков;
автоматическое
серийное
–
многорезцовые,
полуавтоматические, барабанные, карусельные и т.д.
с ЧПУ; единичное – универсальные);
• заданная
точность
обработки
и
качество
поверхностей;
• мощность, жесткость и др. кинематические данные
станков;

10. Выбор режущего инструмента.

Для режущей части инструмента применяют твердосплавные
пластины; их изготавливают из быстрорежущей стали, твердых
сплавов, металлокерамики и др.:
• титановольфрамовые пластины − обработка сталей;
• вольфрамовые стали − чугун, цветные металлы и сплавы;
• металлокерамика
−
высокоскоростная
чистовая
и
получистовая обработка.
• Шлифовальные круги выбирают в зависимости от требуемой
шероховатости,
твердости
материала,
размеров
и
конфигурации обрабатываемых поверхностей.
• Фрезы выбирают в зависимости от формы, размеров и физикомеханических свойств материала заготовки.

11. Количество режущего инструмента, необходимого для обработки заготовок годовой программы, рассчитывается по формуле:

t0NB
а
ky
Tоб
где t0 − основное время обработки заготовок с использованием данного инструмента;
NB − программа выпуска;
ky − коэффициент, учитывающий случайную убыль инструмента (1,05 − 1,10)
Тоб − общая стойкость инструмента, мин:
Т об
М
1 Т
h
где М − допустимое стачивание инструмента по размеру, ограничивающему количество
возможных переточек;
h − величина стачивания за одну переточку;
Т − период стойкости между переточками, мин.

12. Выбор измерительного инструмента.

Измерительный инструмент выбирается с учетом соответствия его
точностных характеристик точности измеряемого размера, а
также вида измеряемой поверхности и типа производства
(частоты измерений).
• В мелкосерийном и единичном производстве − универсальные
средства: штангенциркули, микрометры, нутромеры и т.п.
• В крупносерийном и массовом − предельные калибры,
шаблоны, автоматические приборы и др. средства активного
контроля.
• В настоящее время − автоматические приборы контроля
размеров в процессе обработки.
Кинематическим звеньям технологической системы СПИД и
прибору задается определенное положение и при достижении
необходимого размера станок отключается. Таким образом
точность размера зависит только от износа исполнительных
элементов прибора и от инерционности системы его
отключения.

13. Определение величины припусков

Расчетно-аналитический метод определения припусков основан на установлении и
расчете основных элементов, к которым относятся:
толщина поверхностного дефектного слоя материала на предыдущем технологическом
переходе − Т i-1;
шероховатость поверхности на предыдущем технологическом переходе − R zi-1;
пространственные отклонения на предыдущем технологическом переходе − ρi-1;
погрешность установки на данном технологическом переходе − ε yi;
Пространственные отклонения ρ характеризуются погрешностью расположения
обрабатываемой поверхности по отношению к базам. Например, изгиб вала под
действием силы резания, выпуклость, вогнутость, конусность и т.д.
Погрешность установки εyi характеризуется смещением или поворотом обрабатываемой
поверхности относительно базы.
Поверхностный дефектный слой (литейную корку) необходимо удалять на первом же
переходе.
Минимальный припуск определяется суммированием значений параметров Т i-1, R zi-1, ρ
i-1, ε yi.
При обработке тел вращения (симметричный припуск): 2z i 1 2 Т i 1R i 1 i 1 yi
При обработке плоскости (векторы i 1 и
yi коллиниарны) ассиметричный припуск:
z i 1 Т i 1R i 1 i 1 yi
а симметричный на обе стороны: 2z i 1 2 Ti 1 R i 1 i2 1 2yi
Расчетно-аналитический
метод
определения
припусков
трудоемкий
и
его
нецелесообразно применять в условиях единичного и мелкосерийного производства.

14.

Опытно-статистический метод. Используя данный метод, общие и
промежуточные припуски выбирают по таблицам, составленным на основании
анализа и обобщения данных передовых заводов. Недостаток − припуски
назначаются без учета конкретного построения ТПО и часто завышены.
Определение режимов механической обработки.
Глубина резания: черновая обработка − снятие припуска за один проход;
чистовая обработка − 2 прохода, причем 1 проход ≈70% припуска.
Подача: черновая обработка − максимальная допустимая − ограничивается
прочностью и жесткостью системы СПИД; чистовая обработка − обеспечение
необходимого качества.
Скорость резания − по теории резания, исходя из экономической инструмента:
v
A
Tэш
где А − постоянная, зависит от условий обработки;
Тэ − стойкость инструмента;
ш − показатель стойкости.
,
•Экономическая стойкость инструмента − это обоснованное время
от начала его
эксплуатации до выбраковки.
C
При точении скорость резания:
v
v
xv
yv
ш
э
S t T
kv
где Сv, xv, yv, kv зависят от материала, термообработки заготовки, материала режущей части
инструмента и др. условий обработки.
Частота вращения шпинделя
n
1000 v
d
где d − диаметр заготовки, мм.

15. Техническое нормирование

Техническое нормирование − это установление обоснованной
нормы времени на проведение заданной работы или
определение выработки изделий в единицу времени.
Установление нормы времени:
• на основе изучения затрат рабочего времени (хронометраж
работ) на передовых предприятиях;
• по типовым нормативам;
• приближенным сравнением с аналогичными операциями
(работами).

16. Структура штучного времени. Норма времени на выполнение операции ТПО (или сборки) единицы продукции называется штучным

временем.
Тш = То + Тв + Тобс + Тен.
где То − основное время (время, в течение которого достигаются цели
технологической операции: изменение геометрических форм и размеров детали
при механической обработке, ковке и штамповке; изменение взаимного
расположения частей изделия при разборочно-сборочных работах; изменение
внешнего вида детали при окраске; нанесение антикоррозионного покрытия и т. п.);
• Тв − вспомогательное время (время, которое затрачивает рабочий на различные
приемы, обеспечивающие выполнение основной работы: установку и снятие
деталей, управление оборудованием при изготовлении изделия, подвод и отвод
инструмента, измерение обрабатываемого изделия);
• Тобс − время на обслуживание рабочего места (время, которое рабочий затрачивает
на уход за рабочим местом и поддержание его в рабочем состоянии на протяжении
смены (регулировку, подналадку, осмотр, опробование, чистку и смазку
оборудования в течение смены, смену инструмента, периодическую уборку
стружки в процессе работы, уборку рабочего места в конце смены));
• Тен − время на отдых и личные надобности (время перерывов, необходимое
рабочему на отдых, физкультурные паузы и личные надобности).
Техническая норма времени −время, необходимое на выполнение заданной работы
(операции) при определенных организационно-технических условиях с учетом
наиболее эффективного использования всех средств производства и передового
опыта новаторов. Это время характеризует производительность труда.
Норма выработки − объем работы, который рабочий может выполнять в единицу
времени. Норма выработки – величина, обратно пропорциональная норме
времени.
Норма
выработка
в
смену
определяется
путем
деления
продолжительности рабочей смены на норму времени выполнения операции.