Принципы проектирования и правила разработки технологических процессов механической обработки детали

  Тема: Принципы проектирования и правила разработки технологических процессов механической обработки детали.

Преподаватель: Ковалев Е.А

Цель урока: Формирование основных понятий о принципах проектирования и правилах разработки технологических процессов механической обработки деталей.

Образовательная: Ознакомление с принципами проектирования и правилами разработки технологического процесса механической обработки детали.

Развивающие: Развивать умения анализировать структуру составления технологического процесса мех. обработки; развивать самостоятельную мысленную деятельность

Воспитательная: Прививать любовь к будущей профессии .

Производственный и технологический процесс   1. Производственный и технологический процессы Под производственным процессом понимают совокупность отдельных процессов, осуществляемых для получения из материалов и полуфабрикатов готовых машин (изделий) В производственный процесс входят не только основные, т. е. непосредственно связанные с изготовлением деталей и сборкой из них машины, процессы, но и все вспомогательные процессы, обеспе­чивающие возможность изготовления продукции (например, транс­портирование материалов и деталей, контроль деталей, изготовление приспособлений и инструмента, заточка последнего и т. д.). Технологическим процессом называют после­довательное изменение формы, размеров, свойств материала или полу­фабриката в целях получения детали или изделия в соответствии с заданными техническими требованиями. Технологический процесс механической обработки деталей является частью общего производственного процесса изготовления всей машины. Производственный процесс разделяется на следующие этапы: 1) изготовление заготовок деталей — литье, ковка, штамповка или первичная обработка из прокатного материала; 2) обработка заготовок на металлорежущих станках для получе­ния деталей с окончательными размерами и формами; 3) сборка узлов и агрегатов (или механизмов), т. е. соединение от­дельных деталей в сборочные единицы и агрегаты (механизмы); в еди­ничном (индивидуальном) производстве применяются слесарная обра­ботка и пригонка деталей к месту постановки при сборке; в серийном производстве эти работы выполняются в незначительном объеме, а в массовом и крупносерийном не применяются, так как благодаря применению предельных калибров при обработке на металлорежущих станках достигается взаимозаменяемость деталей; 4) окончательная сборка всей машины; 5) регулирование и испытание машины; 6) окраска и отделка машины (изделия). (Окраска состоит из не­скольких операций, выполняемых на разных этапах технологического процесса, например, шпаклевка, грунтовка и первая окраска отливок, окраска обработанных деталей, окончательная окраска всей машины.) На каждом этапе производственного процесса, по отдельным опе­рациям технологического процесса, осуществляется контроль за из­готовлением деталей в соответствии с техническими условиями, предъ­являемыми к детали для обеспечения должного качества готовой ма­шины (изделия). Технологический процесс механической обработки деталей должен проектироваться и выполняться таким образом, чтобы посредством наиболее рациональных и экономичных способов обработки удовлет­ворялись требования к деталям (точность обработки и шероховатость поверхностей, взаимное расположение осей и поверхностей, правиль­ность контуров и т. д.), обеспечивающие правильную работу со­бранной машины.

Структура технологического процесса В целях обеспечения наиболее рационального процесса механической обработки заготовки составляется план обработки с указанием, какие поверхности надо обработать, в каком порядке и какими способами. В связи с этим весь процесс механической обработки расчленяется на отдельные составные части: технологические операции, установы, позиции, переходы, ходы, приемы. Технологической операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все последовательные действия рабочего или группы рабочих и станка по обработки заготовки (одной или нескольких одновременно). Установом называют часть операции, выполняемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно обрабатываемых) на станке или в приспособлении или собираемой сборочной единицы. Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, поверхностей, образуемых обработкой, или режима работы станка.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции состоящая из действия человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхности, но необходимы для выполнения технологического перехода.

Под рабочим ходом понимается часть технологического перехода, охватывающую все действия связанные со снятием одного слоя материала при неизменности инструмента, поверхности обработки и режима работы станка.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Пример технологического перехода

Какие виды технологических переходов изображены на слайдах?

Виды (типы) производства и характеристика их технологических процессов. Организационные формы работы

В зависимости от размера производственной программы, характера продукции, а так же технических и экономических условий осуществления производственного процесса все разнообразные производства условно делятся на три основных вида (или типа): единичное (индивидуальное), серийное и массовое. У каждого из этих видов производственный и технологический процессы имеют свои характерные особенности, и каждому из них свойственно определенная форма организации работы.

Таким образом, характеризовать производство всего завода или цеха в целом можно только по признаку преимущественного характера производственных или технологических процессов.

Единичным называется такое производство, при котором изделия изготавливаются единичными экземплярами, разнообразными по конструкции или размерам, причем повторяемость этих изделий редка или совсем отсутствует.

Технологический процесс изготовления деталей при этом виде производства имеет уплотненный характер: на одном станке выполняются несколько операций и часто производится полная обработка деталей в разнообразных конструкциях.

Серийное . При серийном производстве изделия изготавливают партиями или сериями состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно.

В серийном производстве технологический процесс преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за определенными станками. Серийное производство значительно экономичнее, так как лучшее использование оборудования специализация рабочих, увеличение производительности труда обеспечивает уменьшение себестоимости продукции.

Станки здесь применяются разнообразных видов: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные.

Массовым называется производство, в котором при достаточно большом количестве одинаковых выпусков изделий изготовление их ведется путем непрерывного выполнения на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций.

Массовое производство бывает следующих видов:

а) поточно-массовое производство, при котором осуществляется непрерывность движения деталей по рабочим местам, расположенным в порядке последовательности технологических операций, закрепленных за определенными рабочими местами и выполняемых примерно в одинаковой (или кратный) промежуток времени, соответствующий такту выпуска детали.

б) массовое прямоточное производство, здесь технологические операции также выполняются на определенных рабочих местах, расположенных в порядке операций, но время на выполнение отдельных операций не всегда одинаково, вследствие чего у некоторых станков образуются заделы и движения деталей протекает с перерывами.

Массовое производство возможно и экономически выгодно при выпуске достаточно большего количества изделий, когда все затраты на организацию массового производства окупаются и себестоимость единицы выпускаемой продукции получается меньше, чем при серийном производстве.

При массовом и крупносерийном производстве технологический процесс строится по принципу дифференциации или по принципу концентрации операций.

Проектирование технологических процессов механической обработки

Проектирование технологического процесса обработки деталей включает в себя решение следующих основных задач:

• Установление вида (типа) производства и организационной формы выполнения технологического процесса;
• Расчет величины партий деталей, запускаемых в производство одновременно (для серийного производства), и определение величины такта выпуска деталей (для поточного производства);
• Выбор вида заготовок, определение их размеров и припусков;
• Разработка плана и методов механической обработки поверхностей детали с указанием последовательности технологических операций;
• Выбор типов и определение технологических характеристик станков, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, а так же расчет их количества, необходимого для выполнения намеченной обработки;
• Определение режимов обработки на выбранных станках для каждой операции;
• Установление норм времени на обработку по каждой операции и определение квалификаций работы;
• Оценка технико-экономической эффективности спроектированного технологического процесса;
• Оформление документаций технологического процесса.

Структура технологического процесса

В целях обеспечения наиболее рационального процесса механической обработки заготовки составляется план обработки с указанием, какие поверхности надо обработать, в каком порядке и какими способами.

В связи с этим весь процесс механической обработки расчленяется на отдельные составные части: технологические операции, установы, позиции, переходы, ходы, приемы.

Технологической операцией называется часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте и охватывающая все последовательные действия рабочего или группы рабочих и станка по обработки заготовки (одной или нескольких одновременно).

Установом называют часть операции, выполняемую при одном закреплении заготовки (или нескольких одновременно обрабатываемых) на станке или в приспособлении или собираемой сборочной единицы.

Позицией называется каждое отдельное положение заготовки, занимаемое ею относительно станка при неизменном ее закреплении.

Основные принципы проектирования технологических процессов механической обработки . 1. Основные направления в технологии машиностроения Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин имеет целью установить наиболее рациональный и экономи­чный способ обработки; при этом, как отмечалось выше, обработка деталей на металлорежущих станках должна обеспечить выполнение требований, предъявляемых к точности и чистоте обрабатываемых поверхностей, взаимному расположению осей и поверхностей, пра­вильности контуров и форм и т. д. Таким образом, спроектированный технологический процесс механической обработки деталей должен при его осуществлении обеспечить выполнение требований, обусловли­вающих нормальную работу собранной машины. При проектировании технологических процессов изготовления де­талей машин необходимо учитывать основные направления в совре­менной технологии машиностроения, которые сводятся к следующему:

1) Стремление к максимальному сокращению обработки металла резанием путем придания заготовкам деталей машин наибольшей точности и приближения их по форме, размерам и качеству поверх­ностей к готовым деталям. При точных заготовках не только экономится металл вследствие уменьшения припусков, но и значительно уменьшается трудоем­кость обработки, сокращается потребность в металлорежущих станках и инструментах, снижается себестоимость всего процесса изготов­ления деталей и машин. Получение точных заготовок деталей машин в виде отливок дости­гается, как уже указывалось, применением взамен литья в землю высокопроизводительных и точных процессов литья; литья в постоян­ные формы, в оболочковые формы, литья под давлением, центробежного литья, литья по выплавляемым моделям, которые обеспечивают получение отливок деталей с допусками по 4—5-му классам точности. Часть таких отливок вовсе не подвергается механической обработке или проходит только отделочные операции. Получение точных заготовок способом пластической деформации достигается применением штампования, чеканки и калибрования за­готовок на мощных кузнечно-прессовых и ковочных машинах, прокат­кой на специальных станах сложных фасонных профилей деталей и профилей периодического сечения, применением электронагрева то­ками промышленной и высокой частоты. Такие способы получения за­готовок также дают возможность резко снизить припуски и, следо­вательно, объем механической обработки. Получение точных заготовок достигается также применением ме­тодов порошковой металлургии и металлокерамических деталей. 2) Интенсификация технологических процессов и повышение производительности труда путем применения для механической обработки высокопроизводительного автоматизированного оборудования и агрегатных станков, работа которых основана на принципе высокой концентрации операций; путем применения твердосплавного и металлотермического инструмента, приспособлений с быстродействующими зажимными устройствами (пневматическими, гидравлическими, пневмогидравлическими, электрическими); путем повышения режимов обработки, максимального сокращения вспомогательного времени за счет механизации и автоматизации процессов загрузки деталей в ста­нок и разгрузки их со станка; посредством применения новых, более совершенных методов обработки; наиболее широкое использование станков с программным управлением.

3) Достижение наиболее производительными методами обработки высокой точности размеров и формы деталей, качества их поверхно­стей, точности сопряжений, обеспечивающих износоустойчивость де­талей, надежность, прочность и долговечность современных машин е бысокими значениями основных параметров (скорость, давление, тем­пература, повышенные из-за относительного уменьшения веса и вы­соких удельных нагрузок). Замена механических связей гидравлическими, пневматическими, пневмогидравлическими и электрическими также способствует повы­шению точности работы механизмов. 4) Развитие так называемой упрочняющей технологии, т. е. повы­шения прочностных и эксплуатационных свойств деталей путем упроч­нения поверхностного слоя механическими (например, дробеструй­ной обработкой) или термохимическими (например, азотированием) средствами. 5) Применение для выполнения различных технологических про­цессов станков (и других машин) все большей мощности, что вызы­вается увеличением габаритов обрабатываемых деталей, концентра­цией значительного количества операций, осуществляемых одновре­менно большим количеством инструментов, высокими режимами обра­ботки, механизацией и автоматизацией различных вспомогательных работ.

6) Выдвижение при проектировании на первый план оптимального технологического процесса, по которому компонуются из стандартных узлов специальные высокопроизводительные станки. Поясним это направление: основой для проектирования техноло­гического процесса механической обработки деталей массового про­изводства являются не те или иные существующие станки, а оптималь­ный технологический процесс изготовления детали. Раньше техноло­гические процессы разрабатывались, базируясь на определенные типы станков, выпускаемых станкостроительной промышленностью; в современных условиях по спроектированному оптимальному тех­нологическому процессу обработки строятся из стандартных узлов специальные высокопроизводительные автоматы и полуавтоматы, агрегатные станки карусельного и барабанного типов, скомпонован­ные из силовых головок. Это положение относится к наиболее распро­страненной группе' многопозиционных, многоинструментных агрегат­ных полуавтоматов, автоматов и автоматических линий, строящихся принципу высокой концентрации операций и совмещения в одном станке различных видов обработки. Один такой станок заменяет от 4 до 12 обычных универсальных станков различных типов. Трудоемкость механической обработки деталей на таких станках резко уменьшилась; например, трудоемкость изготовления комплекта деталей автомобиля в среднем снизилась вдвое. Производительность многопозиционных агрегатных полуавто­матов составляет от 100 до 450 деталей в час, т. е. станкоемкость обработки детали составляет 8—36 сек. Следует особо отметить, что применение малых агрегатных полу­автоматов, скомпонованных из самодействующих силовых головок (с электрическим, пневматическим или гидравлическим двигателем), дает высокий технико-экономический эффект. Такие станки, состоя­щие из стандартных силовых головок, автоматических нормализо­ванных поворотных столов и барабанов и других транспортных устройств с быстродействующими зажимными приспособлениями, обладают широ­кими технологическими возможностями; они позволяют полностью, с одной установки, обрабатывать детали разнообразной номенклатуры, средних и малых размеров, с весьма малой затратой времени на обра­ботку (5—30 сек на штуку, или 120—720 деталей в час). Переналадка этих станков на обработку новых деталей требует также незна­чительной затраты времени.

7) Применение переносных агрегатных станков для обработки тя­желых деталей (весом, свыше 15 т) —для мощных гидротурбин, про­катных станов, мощных прессов и т. д. Обычно при обработке таких тяжелых деталей затрачивается много машинного времени и времени на установку и выверку детали на стан­ке. Наиболее рациональным методом, требующим в несколько раз мень­ше времени, является обработка таких деталей в неподвижном состоя­нии, для чего они устанавливаются на обработанной металлической плите; переносные агрегатные станки, устанавливаемые на той же плите вокруг обрабатываемой детали, обрабатывают одновременно несколько ее поверхностей методом концентрации операций. 8) Все более широкое применение поточного метода не только в массовом производстве, где он применяется с давних пор (тракторо- и автомобилестроение, производство швейных машин, велосипедов и т. д.), но и в крупносерийном и серийном производстве (станкостроение, электромашиностроение, транспортное, текстильное машиностроение и пр.). 9) Все большее внедрение разнообразных методов автоматизации технологических процессов холодной и горячей обработки деталей и сборки изделий — автоматические линии; комплексная автоматиза­ция всех процессов производства изделий с полным законченным цик­лом — автоматические цехи, заводы.

10) Применение электрофизических и электрохимических способов размерной обработки материалов, предназначенных главным образом для отраслей новой техники, где широко применяются жаропрочные, нержавеющие, магнитные и другие высоколегированные стали и твер­дые сплавы, полупроводники, рубины, алмазы, кварц, ферриты и другие материалы, обработка которых обычными механическими спо­собами затруднительна или часто невозможна. К числу электрофи­зических способов обработки относятся электроискровая, электроим­пульсная, электроконтактная и анодно-механическая. 11) Применение весьма перспективного лучевого способа обра­ботки, используемого для разрезания материала, прошивания отвер­стий и других видов обработки, ультразвукового способа, дающего возможность обрабатывать твердые и хрупкие материалы.

2. Основные требования к технологическому процессу механической обработки . Основные требования, предъявляемые к технологическому про­цессу механической обработки, заключаются в том, чтобы процесс обработки протекал в рациональной организационной форме, с полным использованием всех технических возможностей станка, инструмента и приспособлений при оптимальных режимах резания металла, до­пускаемых на данном станке, наименьшей затрате времени и наимень­шей себестоимости обработки. Использование станка должно быть наиболее полным по времени, производительности и мощности. Для лучшего использования станка по времени необходимо стре­миться к тому, чтобы станок работал по возможности непрерывно, без остановок для вспомогательных действий, без простоев по каким-либо причинам и при наиболее выгодных режимах резания (скорости резания, подаче, глубине резания). Для полного использования производительности станка необхо­димо, с одной стороны, выбирать станок, обладающий производитель­ностью, соответствующей размеру производственной программы, и, с другой стороны, необходимо своевременно обеспечивать его доста­точным количеством заготовок . Для полного использования мощности станка необходимо выбирать станок в соответствии с габаритными размерами обрабатываемой де­тали и работать с такими режимами резания, чтобы мощность на рез­це, затрачиваемая для снятия стружки, с учетом коэффициента полез­ного действия (к. п. д.) станка максимально приближалась к мощ­ности, установленного на станке электродвигателя. Особенно необходимо добиваться полного использования мощности станка, исходя из которой и рассчитывается его конструкция, при обдирочных работах. При чистовой, отделочной обработке это требование не всегда удается выполнить, так как выбор элементов режима резания находится в за­висимости от необходимой степени точности и класса шероховатости обрабатываемой поверхности. Для достижения наиболее полного использования оборудования и наибольшей производительности труда необходимо помимо исполь­зования всех технических возможностей станка, инструмента и при­способлений сосредоточить особое внимание на рациональной орга­низации рабочего места, которая должна обеспечить непрерывность работы станка, т. е. должны быть устранены всякого рода задержки и потери времени из-за лишних движений и хождения, из-за несвое­временной подачи материала, инструмента, приспособлений, несвое­временного ремонта, неудачной планировки рабочего места и т. п. Рациональная организация рабочего места предусматривает над­лежащую предварительную подготовку работы и рабочего места, свое­временное и четкое обслуживание его в процессе работы и наиболее рациональную планировку его (т. е. взаимное расположение рабочего, станка, инструментов, приспособлений, заготовок, готовых деталей).

3. Исходные данные для проектирования и основные вопросы, подлежащие решению при проектировании технологических процессов Основой для проектирования технологических процессов механи­ческой (или других способов) обработки являются подетальная про­изводственная программа, составленная на основании общей производ­ственной программы завода, рабочие чертежи машин и технические Условия на их изготовление. Чертежи должны включать: рабочие чертежи деталей выпускае­мых машин; сборочные чертежи узлов и отдельных механизмов (агрегатов); чертежи общих видов машин. К чертежам прилагаются: спецификации деталей по каждой машине; описание конструкций, и если возможно, рисунки (фотографии) машин. На рабочих чертежах, необходимых для проектиро­вания технологических процессов обработки деталей на металлоре­жущих станках, должны быть указаны: а) вид заготовки; б) материал и его марка; в) обрабатываемые поверхности; г) обозначение класса шероховатости поверхности после обработки; д) допуски на неточность обработки; е) вид термической обработки. На чертежах сборочных и общих видов должны быть указаны: а) конструктивные зазоры; б) допуски на размеры, определяющие взаимное расположение деталей; в) особые требования, касающиеся сборки соединений или монтажа всей машины. В спецификациях деталей по каждому изделию должны быть указаны: а) наименование деталей (включая покупные); б) вес (масса) — чистый и черный; в) вид материала и его марка, химический состав и механические свойства; г) вид заготовки; д) количество деталей на одно изделие; е) для нормализованных деталей — номер ГОСТа (ОСТа) или нормали. Описание конструкции изделий должно дать правиль­ное и полное представление об их работе, назначении и функциях от­дельных частей и их взаимодействии. Технические условия на изготовление и сдачу изделий определяют требования, предъявляемые к изделию (машине) в це­лом и к его деталям; в зависимости от этого выбирается метод их обра­ботки.

Проектирование технологического процесса механической обра­ботки деталей включает решение следующих основных вопросов: 1) установление вида (типа) производства и организационной формы выполнения технологического процесса; 2) определение величины партии деталей, запускаемых в производ­ство одновременно, для серийного производства и определение вели­чины такта выпуска деталей — для поточного производства; 3) выбор вида заготовок и определение их размеров; 4) установление плана и методов механической обработки поверх­ностей деталей с указанием последовательности технологических опе­раций; 5) выбор типов и определение технических характеристик ста­ночного оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента, а также определение их количества, потребного для вы­полнения намеченной обработки. 6) определение размеров обрабатываемых поверхностей деталей; 7) определение режимов работы на выбранных станках по каждой операции; 8) определение нормы времени на обработку по каждой операции; 9) определение квалификации работы; 10) оценка технико-экономической эффективности спроектирован­ного технологического процесса; 11) оформление документации технологического процесса.

ОФОРМЛЕНИЕ (ДОКУМЕНТАЦИЯ) ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ При проектировании технологического процесса изготовления какой-либо машины для каждой детали, входящей в эту машину, составляют следующие карты на механическую обработку: Маршрутная карта (см. ГОСТ 3.1404—71) содержит описа­ние технологического процесса изготовления и контроля изделия по всем операциям различных видов работ в технологической после­довательности с указанием данных по оборудованию, оснастке, материальным и трудовым нормативам. Карта эскизов (см. ГОСТ 3.1404—71) содержит графическую иллю­страцию технологического процесса (операцию) изготовления изделия. Операционная карта (см. ГОСТ 3.1404—71) содержит описание опе­рации технологического процесса изготовления изделия с расчленением по переходам и указанием соответствующих данных по оборудованию, оснастке и режимам резания. Карта технологического процесса содержит описание технологи­ческого процесса изготовления и контроля изделия по всем операциям отдельного вида работ, выполняемых в одном цехе в технологической последовательности, с указанием данных по оборудованию, оснастке, материальным и трудовым нормативам. Для составления карт механической обработки необходимо иметь помимо указанных в гл. VIII исходных данных (производственная программа, чертежи, спецификация, описание конструкций, техни­ческие условия) следующие руководящие и нормативные материалы: а) паспорта металлорежущих станков; б) каталоги или альбомы станков; в) каталоги или альбомы режущих инструментов; г) альбомы нормальных приспособлений; д) каталоги или альбомы вспомогательных инструментов; е) руководящие материалы по режимам резания; ж) нормативы подготовительно-заключительного и вспомогатель­ного времени; з) тарифно-квалификационный справочник.

Пример технологического процесса механической обработки.

  Министерство образования и науки Республики Казахстан Экономико-технический образовательный комплекс Гуманитарно-технический колледж     Утверждаю Вице-президент ГТК ______ «____»_________2010 г.     КОМПЛЕКТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ   Тема: «Проектирование участка цеха механической обработки детали «Вал» в условиях серийного производства»       Дипломник ___________________________ Руководитель ___________________________ Нормоконтролер ___________________________       Петропавловск – 2010