Экономично использовать метод групповой взаимозаменяемости для малозвенных размерных цепей, к точности замыкающих звеньев которых предъявляются высокие требования. 12 страница

Изучение рабочих чертежей машины. Рабочие чертежи машины изучают с целью ознакомления с ее устройством, функциями узлов (механизмов и деталей) и размерных связей, обеспечивающих исполнение машиной своего служебного назначения. Изучение следует начинать со сборочных чертежей машины. При этом в самом начале надо выявить исполнительные поверхности и связи между ними. Далее следует выявить механизмы и детали, с помощью которых эти связи осуществляются. В результате изучения рабочих чертежей должны быть разработаны схемы размерных цепей. В качестве примера на рис.25.1. показаны схемы некоторых размерных цепей токарного станка.

Рис.25.1. Размерные цепи токарного станка

25.2. Разработка технологического процесса сборки машины

Выбор вида и формы организации производственного процесса сборки машины. Решающим фактором при выборе вида и формы организации процесса сборки машины является число машин, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменным чертежам. Целесообразность выбора тех или иных вида и формы организации процесса сборки должна быть обоснована технико - экономическим расчетом. При большом количестве выпускаемых машин или сборочных единиц наиболее экономичной является поточная сборка.

С уменьшением количества выпускаемых машин поточная сборка становится неэкономичной, следует применять непоточный вид сборки с перемещающимися объектами. При изготовлении машин в малых количествах приходится использовать стационарную сборку.

Выбор методов достижения требуемой точности машины. Корректировка рабочих чертежей.Выбирая метод достижения требуемой точности замыкающего звена, технолог должен: выявить наличие в чертежах размеров, являющихся ее составляющими звеньями; ознакомиться с допусками, ограничивающими отклонения составляющих звеньев размерной цепи; проанализировать соответствие допусков составляющих звеньев, установленных конструктором, допуску замыкающего звена, решив для этого обратную задачу, и выявить метод достижения точности, избранный конструктором; оценить, удачен ли в экономическом отношении сделанный конструктором выбор метода при заданном объеме выпуска машин; принять решение о методе достижения требуемой точности замыкающего звена и, если необходимо, рассчитать допуски согласно избранному методу; выявить наличие компенсаторов при использовании методов пригонки и регулировки; при необходимости совместно с конструктором внести коррективы в чертежи (изменить простановку размеров, изменить значение допусков, ввести компенсаторы и др.).

В процессе сборки машины ее точность достигается через технологические размерные цепи, совпадающие с конструкторскими только в тех случаях, когда точность замыкающих звеньев достигается с применением одного из методов взаимозаменяемости. При использовании методов пригонки и регулирования технологические размерные цепи отличны от конструкторских. Для их выявления следует вскрыть все этапы проведения пригонки или регулировки и выбрать средства, необходимые для выполнения этих работ.

Разработка последовательности сборки машины. В зависимости от сложности конструкции сборочные единицы подразделяют на комплекты, подузлы и узлы (рис.25.2).

Под комплектом понимают СЕ, базирующие детали которой присоединены одна или несколько других деталей.

Подузлом называют СЕ, на базирующую деталь которой установлены несколько деталей и не менее одного комплекта.

Узлом первого порядка называется СЕ, на базирующую деталь которого установлен хотя бы один подузел, несколько комплектов и деталей.

Узлом второго порядканазывается СЕ, на базирующую деталь которого установлен хотя бы один узел первого порядка, несколько подузлов, комплектов и деталей

В машинах встречаются узлы более высоких порядков. Последней наиболее сложной СЕ является сама машина, на базирующей детали которой смонтированы не менее чем узел высшего порядка, узлы, подузлы, комплекты и детали. Примером машины может служить токарный станок.

Общую сборку машины надо начинать с установки базирующей детали, роль которой обычно выполняют рама, станина, основание т.п. С установки базирующей детали начинается сборка любой СЕ, если только ее монтаж не осуществляется непосредственно в машине. После установки базирующей детали на нее последовательно устанавливают все СЕ и детали. Существует некоторые общие положения, которых надо придерживаться, разрабатывая технологию сборки конкретной машины.

1. Сборку следует начинать с формирования тех размерных цепей, с помощью которых в машине решаются наиболее ответственные задачи.

2. При наличии параллельно связанных размерных цепей их построение следует начинать с установки деталей, размеры которых являются общими звеньями.

Рис.25.2. Виды сборочных единиц

3. При сборке СЕ последовательность установки детали должна быть таковой, что ранее смонтированные детали не мешали установке последующих деталей.

4. Необходимо стремиться к тому, чтобы в процессе сборки машины были минимальными частичные разборки СЕ.

5. При использовании метода пригонки пригоночные работы можно выполнять вне собираемого объекта.

6. Последовательность сборки машины и ее СЕ должна соответствовать избранным виду и форме организации производственного процесса.

Последовательность сборки изделия удобно отображать графически в виде схемы сборки. На рис.25.3 изображена задняя бабка токарного станка, установленная на плите, а на рис.25.4. приведен фрагмент схемы ее сборки.

Местоположение условных обозначений и относительное смещение вертикальных линий отражают последовательность установки деталей и сборочных единиц в процессе сборки.

Рис.25.3. Задняя бабка токарного станка

Рис. 25.4. Схема сборки задней бабки токарного станка

Содержание и последовательность выполнения технологического процесса сборки изделия применяемые приспособления и инструменты, разряд работы, нормы времени и т.д. отражают в технологических документах: операционных и маршрутных картах, ведомостях операции и др. Требования к формам и заполнению технологических документов регламентированы ГОСТ 3.1118, ГОСТ 3.1119, 3.1121, 3.1407 и др.

Выбор средств облегчения труда и увеличения его производительности. На сборку машины приходится до 60% общей трудоемкости ее изготовления. Поэтому облегчение труда сборщиков и повышение их производительности являются важнейшими задачами, которые приходится решать при разработке технологии сборки машин.

Средствами, облегчающими труд должен быть охвачен весь комплекс работ, выполняемый при сборке машин: комплектование и транспортирование деталей и СЕ к местам сборки; транспортирование объектов сборки; координирование заданной точности, соединение, фиксация и проверка достигнутого положения, монтируемых деталей и СЕ; регулирование, пригонка, испытания отдельных узлов и машины в целом, очистка, окраска и т.д.

Для доставки к рабочим местам деталей и СЕ, используют ручные тележки и электрокары, различного вида краны и конвейеры. Большие удобства создают конвейеры, оснащенные устройствами для адресования транспортируемых деталей и СЕ.

Наибольшие трудности вызывает механизация и автоматизация работ, связанных с координированием деталей и СЕ и их соединением с требуемой точностью. Операции и переходы, связанные с выполнением подобных работ нуждаются в приспособлениях, устраняющих возможность возникновения отклонений в относительном положении соединяемых деталей.

Трудоемкими и потому нуждающимися в механизации являются работы, связанные со сборкой резьбовых и прессовых соединений. Оснащение рабочих мест стационарными или подвесными винто -, гайко -, шпильковертами, по возможностям многошпиндельными не только увеличивает производительность труда сборщиков, но и повышает качество резьбовых соединений. Установка на рабочих местах прессов принадлежащем их оснащении дает те же результаты.

Нормирование, определение трудоемкости сборки, формирование операций. Заключительным этапом разработки технологического процесса сборки машины являются нормирование сборочных работ, определение трудоемкости сборки и компоновка операций из переходов.

Нормирование переходов процесса сборки ведется по формулам, рассмотренным выше, и с использованием нормативов времени на слесарно-сборочные работы. Установленные нормы времени на сборку отдельных СЕ и машины в целом дают возможность определить трудоемкость их сборки как сумму затрат времени на выполнение отдельных переходов.

Затем необходимо определить число рабочих или бригад рабочих нужных для сборки комплектов, подузлов, узлов и общей сборки машины. Знание трудоемкости переходов и потребного числа рабочих дает возможность объединить переходы и тем самым сформировать операции. Компоновку переходов необходимо вести с учетом избранных видов и формы организации производственного процесса сборки машины.

Для определения длительности (цикла) сборки машин строят циклограмму. В избранном масштабе циклограмма отражает не только последовательность затрат времени на выполнение операции, но и совмещение во времени этих затрат. Циклограмма позволяет найти пути сокращения цикла сборки, что важно для уменьшения объема незавершенного производства.

Испытания машин. Машины и СЕ после их сборки подвергают различного рода испытаниям. Целью испытания является проверка качества машины, достигнутого в результате всего производственного процесса ее изготовления. В зависимости от вида, назначения и объема выпуска машины проходят испытания на холостом ходку, под нагрузкой, на производительность, жесткость, мощность и качество производимой продукции.

При испытании на холостом ходу проверяют правильность работы органов управления и механизмов машины, надежность блокировки и безотказность работы автоматических устройств. Вместе с тем проверяют соблюдение норм работы подшипников, зубчатых колес, и других ответственных элементов конструкции машины.

Испытания под нагрузкой должны выявить качество работы машины в производственных условиях.

Испытаниям на производительность подвергают машины специального назначения.

На жесткость испытывают главным образом станки. Нормы жесткости и методы испытаний широкого круга станков стандартизованы.

Испытаниям на мощность подвергают все машины при единичном производстве и все или выборочно машины, изготовляемые серийно.

Машины производящие, сортирующие, измеряющие, проверяют на качество производимой продукции. Порядок испытания, образцы и требования к качеству продукции регламентированы государственными стандартами.

Для испытания машин и СЕ средних размеров и массы создают специальные испытательные стенды.

ЛЕКЦИЯ 26

26. Разработка технологических процессов изготовления деталей

Задача разработки технологического процесса изготовления детали заключается в нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от полуфабриката, поставляемого на машиностроительный завод, к готовой детали. Выбранный вариант должен обеспечивать требуемое качество детали при наименьшей ее себестоимости. Технологический процесс изготовления детали рекомендуется разрабатывать в следующей последовательности:

1. изучить по чертежам служебное назначение детали и проанализировать соответствие ему технических требований и норм точности;

2. выявить число деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу, наметить вид и форму организации производственного процесса;

3. выбрать полуфабрикат, из которого должна быть изготовлена деталь;

4. выбрать технологический процесс получения заготовки, если неэкономично или физически невозможно изготовлять деталь непосредственно из полуфабриката;

5. обосновать выбор технологических баз и установить последовательность обра-ботки поверхностей заготовки;

6. выбрать способы обработки поверхностей заготовки и установить число переходов по обработке каждой поверхности исходя из требований к качеству детали;

7. рассчитать припуски и установить межпереходные размеры и допуски на отклонения всех показателей точности детали;

8. оформить чертеж заготовки;

9. выбрать режимы обработки, обеспечивающие требуемое качество детали и производительность;

10. пронормировать технологический процесс изготовления детали;

11. сформировать операции из переходов и выбрать оборудование для их осуществления;

12. выполнить размерный анализ технологического процесса;

13. выявить необходимую технологическую оснастку для выполнения каждой операции и разработать требования, которым должен отвечать каждый вид оснастки;

14. разработать другие варианты технологического процесса изготовления детали, рассчитать их себестоимость и выбрать наиболее экономичный вариант;

15. оформить технологическую документацию;

16. разработать технические задания на конструирование нестандартного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента.

При разработке технологического процесса изготовления детали используют чертежи сборочной единицы, в состав которой входит деталь, чертежи самой детали, сведения о количественном выпуске деталей, стандарты на полуфабрикаты и заготовки, типовые и групповые технологические процессы, технологические характеристики оборудования и инструментов, различного рода справочную литературу. Руководящие материалы, инструкции, нормативы.

Технологический процесс разрабатывают либо с привязкой к действующему, либо для создаваемого производства. В последнем случае технолог обладает большей свободой в принятии решений по построению технологического процесса и выбору средств для его осуществления.

26.1. Изучение служебного назначения детали. Анализ технических требований и норм точности

Разработка технологического процесса изготовления любой детали должна начинаться с глубокого изучения ее служебного назначения и критического анализа технических требований и норм точности, заданных чертежом.

Деталь является элементарной частью сборочной единицы. Поэтому, приступая к формулировке ее СН, необходимо изучить чертеж и СН сборочной единицы, в которую входит данная деталь.

Формулируя СН детали, необходимо не только четко сформулировать задачи, для решения которых предназначена деталь, но и описать условия, в которых деталь должна выполнять свое СН в течение всего срока службы.

Выясняя служебное назначение детали и ее роль в работе СЕ, необходимо разобраться в функциях, выполняемых ее поверхностями, которые могут быть: исполнительными, основными, вспомогательными или свободными. Предположим, деталь — зубчатое колесо (рис. 26.1).

В первую очередь необходимо “отыскать” исполнительные поверхности детали. Это те поверхности, которыми деталь выполняет свое СН и ради которых она создается. У зубчатого колеса это боковые поверхности зубчатого венца (поверхность 7 рис.26.1).

Затем выявляются основные поверхности, определяющие положение детали в СЕ, ее базы. Таких поверхностей несколько, и они должны создавать координатный угол своим расположением (поверхности 1, 15, 13 на рис. 26.1).

Вспомогательные поверхности определяют положение других деталей, присоединяемых к данной. Они служат базами присоединяемых деталей, так же, как и основные, часто объединяются в комплект баз. Комплектов вспомогательных баз бывает столько, сколько деталей присоединяется к данной. Деталь может иметь и лишь одну вспомогательную поверхность (рис. 26.1, поверхность 14).

Назначение свободных поверхностей - завершить конструктивное оформление детали.

Рис.26.1.Функциональное назначение поверхностей детали: 1, 5, 13–основные поверхности; 7 – исполнительные поверхности; 14 – вспомогательные поверхности; 2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 15 – свободные поверхности

Для того чтобы деталь могла экономично выполнять свое СН, она должна обладать необходимым качеством. Важнейшим и самым трудоемким при достижении показателем качества детали, как и СЕ, является ее точность. Характеризуется она рядом технических требований (Т.Т).

Учитывая значимость Т.Т, служащих основанием для принятия важнейших решений при проектировании технологического процесса изготовления детали, необходимо каждое Т.Т проанализировать с учетом решений, принятых при разработке технологического процесса сборки СЕ, в которую входит данная деталь. Таким образом, при анализе Т.Т на деталь необходимо учитывать: СН сборочной единицы, Т.Т на СЕ, методы достижения требуемой точности по каждому Т.Т на СЕ, ТП сборки СЕ.

Анализ и корректировку Т.Т на деталь удобно выполнять в несколько этапов. На первом этапе анализируется и корректируется номенклатура ТТ, которая условно состоит из 2 групп. К одной группе относятся показатели, характеризующие точность каждой поверхности детали: точность размеров (длина, , высота и т.п.); точность формы (макроотклонение, волнистость, микроотклонения); твердость, покрытие и т.п.

Ко второй группе относятся показатели, характеризующие относительное расположение всех поверхностей детали (параллельность, симметричность, соосность и т.п.).

Выявленные неточные или неправильные формулировки ТТ корректируются, а недостающие ТТ формулируются заново.

На втором этапе анализируются и корректируются, в случае необходимости, численные значения всех ТТ.

Для сокращения затрат времени можно использовать вычислительную технику.

26.2. Выбор вида и формы организации производственного процесса изготовления детали

Вид и форма организации производственного процесса изготовления детали зависят от программы ее выпуска в год и по неизменным чертежам.

Непрерывно-поточное производство целесообразно организовывать тогда, когда технологическое оборудование можно полностью загрузить изготовлением детали одного наименования, т. е. при массовом типе производства.

При изготовлении малотрудоемких деталей в относительно небольших количествах (крупносерийное, серийное производство) целесообразно организовывать переменно-поточное производство. При этом детали объединяют в группы по признакам близости СН, конструктивных форм, размеров, Т.Т, материалов и разрабатывается групповая технология.

Изготовление незначительного числа одноименных деталей целесообразно организовывать на технологически замкнутых участках с использованием высокопроизводительного оборудования и технологической оснастки, например, участок валов, зубчатых колес и т.п.

В мелкосерийном и единичном производстве организуются участки, объединяющие оборудование со сходным СН, например, участок токарных станков, фрезерных и т.п.

26.3. Выбор исходной заготовки и метода ее получения

Основными факторами, влияющими на решения, принимаемые на данном этапе разработки технологического процесса изготовления детали, являются: конструкция детали, материал, служебное назначение, технические требования, программы выпуска в год (N_г) и по неизменным чертежам (N_н.ч.); тип производства, вид и форма организации производства, стоимость материала (полуфабриката), себестоимость исходной заготовки, получаемой тем или иным методом; расход материала, себестоимость изготовления детали из исходной заготовки.

Выбор исходной заготовки и метода ее получения должен обеспечивать минимальную себестоимость детали. Исходная заготовка – заготовка перед первой технологической операцией механической обработки (ГОСТ 3.1109).

Для того чтобы проще представить последовательность выбора исходной заготовки, на рис. 26.2 приведена схема.

Рис. 26.2. Схема выбора исходной заготовки

Себестоимость самих исходных заготовок, полученных разными методами, колеблется в широких пределах. Для получения заготовок используют разнообразные технологические процессы и их сочетания: различные способы литья, пластического деформирования металлов, резка, сварка, комбинированные способы: штамповки-сварки, литья – сварки; порошковой металлургии.

26.4. Выбор технологических баз и определение последовательности обработки заготовки

Основанием для выбора технологических баз является служебное назначение поверхностей детали и установленные между ними размерные связи.

Выбор технологических баз зависит: от ТТ, характеризующих точность размеров, расположения и макрогеометрию поверхностей детали (за исключением случаев их обработки мерным инструментом); от возможностей существующего парка оборудования и технологической оснастки.

Выбор технологических баз выполняют в два этапа:

· выбирают технологические базы, необходимые для получения наиболее ответственных показателей точности детали и используемые при обработке большинства поверхностей заготовки;

· выбирают технологические базы на первой (первых) операции технологического процесса.

Выбор технологических баз для обработки большинства поверхностей заготовки определяет те поверхности, с которых необходимо начинать ее обработку. Выбор технологических баз на первой (первых) операции связан с решением двух групп задач:

1. установлением связей между обрабатываемыми и остающимися необработанными поверхностями;

2. распределением припусков между обрабатываемыми поверхностями.

Обычно возможны несколько вариантов. Каждый вариант базирования обеспечивает прямое (кратчайшее), т.е. наилучшее решение лишь одной задачи из всей совокупности. Поэтому нужно выбрать тот вариант, который обеспечивает все Т.Т в пределах допускаемых отклонений и менее сложен в реализации схем базирования.

Определение последовательности обработки поверхностей заготовки. Выбранный вариант базирования служит основой при определении последовательности обработки поверхностей заготовки. Вместе с тем, определяя последовательность обработки, учитывают: конструктивные особенности детали; требования к ее качеству; методы получения размеров, свойства заготовки (материал, масса, размеры, припуски на обработку); возможности оборудования, необходимость в термической обработке; организацию производственного процесса и др.

Обработку заготовки начинают обычно с подготовки технологических баз. В комплекте баз в первую очередь обрабатывают поверхность (или сочетание поверхностей), лишающую заготовку большего числа степеней свободы (установочная или двойная направляющая база). Базирование заготовки по необработанным поверхностям в направлении выдерживаемых размеров допустимо лишь один раз.

В начале технологического процесса обычно стремятся снять с заготовки наибольшие припуски с тем, чтобы создать лучшие условия для перераспределения остаточных напряжений в заготовке и вскрыть возможные дефекты на ранней стадии обработки.

Высокие требования к точности формы, размеров и относительного положения поверхностей детали заставляют вести обработку заготовки в несколько переходов. В отдельных случаях предварительную и окончательную обработку поверхности выполняют последовательно при одной установке заготовки. Чаще эти этапы разделяют, относя окончательную обработку поверхностей на конец технологического процесса.

В конец технологического процесса выносят обработку легкоповреждаемых поверхностей (например, наружных резьб).

На последовательность обработки поверхностей заготовки влияют термическая (ТО) и химико-термическая обработка (ХТО). Неизбежное деформирование заготовки в результате такой обработки вынуждает предусматривать в технологическом процессе предварительную и окончательную обработку и начинать последнюю с “правки” технологических баз. Поверхности, исправление которых после ТО затруднительно (например, крепежные отверстия в корпусных деталях), обрабатывают после ее выполнения. Некоторые виды ХТО усложняют процесс механической обработки. Так, при цементации, если требуется науглеродить только отдельные поверхности заготовки, остальные защищают либо омеднением, либо дополнительным припуском, удаляемым после цементации, но до закалки.

Влияет на последовательность обработки поверхностей и необходимость соблюдения очередности в образовании различных конструктивных элементов детали. Например, крепежные резьбовые отверстия нужно обрабатывать после того, как будет окончательно обработана поверхность заготовки, с которой они сопряжены. В противном случае резьбы в отверстиях будут испорчены.

Все перечисленное служит основой для разработки технологического процесса механической обработки заготовки.

26.5. Выбор способов обработки и определение количества необходимых переходов

В этом разделе после того, как установлена последовательность обработки всех поверхностей заготовки, выбираются способы и средства обработки каждой из них.

Выбор способа обработки и необходимого количества переходов зависит от технических требований на деталь, вида и качества заготовки, и , технико-экономических показателей способов обработки.

При выборе способа обработки стремятся обеспечить кратчайший и наиболее экономичный путь превращения выбранной заготовки в деталь требуемого качества.

Видимо, самый короткий путь можно было бы обеспечить при получении каждой поверхности требуемого качества за один переход, выполнение которого должно обеспечивать определенную величину уточнения:

,

где

– допускаемое отклонение показателей точности заготовки;

– допускаемое отклонение показателя точности детали.

К сожалению, существующие способы обработки чаще всего не обеспечивают требуемую величину уточнения. Поэтому обработку поверхностей приходится вести в несколько технологических переходов и уточнение при этом определять по формуле

,

где

– общее уточнение, получаемое при обработке заготовок для достижения требуемой точности детали по каждой из поверхностей;

– уточнение, обеспечиваемое каждым переходом;

– количество переходов, необходимое для достижения требуемой точности детали.

Выбор способа обработки следует начинать с поиска такой технологической системы, которая позволит экономичным путем достичь требуемого качества детали . Однако выбранная технологическая система способна обеспечить определенное качество детали лишь при определенном качестве исходной заготовки ( ). Если , то рассматриваемая система обеспечит получение поверхности требуемого качества из выбранной заготовки . Если же , то необходимо продолжить выбор системы и найти такую, которая обеспечит на выходе , и т.д. Схема определения необходимого количества переходов по обработке поверхностей заготовки приведена на рис.26.3. Значения выбираются по справочной литературе.

В связи с тем, что требуемое качество отдельной поверхности детали может быть достигнуто при обработке ее различными способами, следует сопоставить возможные варианты по производительности и экономичности. Для этого по каждому варианту необходимо определить трудоемкость и себестоимость обработки заготовки. Однако сделать это окажется возможным после выбора режимов и проведения технического нормирования затрат времени на не¨.

Поэтому решение о способах и количестве переходов обработки поверхностей заготовки, принятое на данной стадии разработки технологического процесса, может быть скорректировано в дальнейшем.