При формировании операции необходимо учитывать возможность объединения тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.
Объединение черновых и чистовых переходов в одной операции нежелательно.
Каждая последующая операция, как правило, должна уменьшать погрешности и повышать качество получаемой поверхности.
В первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами при выполнении последующих операций.
Необходимо стремиться к формированию операций одинаковых или кратных по трудоёмкости.
В целях своевременного выявления брака по раковинам и другим подобным дефектам необходимо предусмотреть приоритетную обработку поверхностей, на которых возможно появление этих дефектов и на которых они не допускаются.
Обработку особо сложных или ответственных поверхностей желательно выделить в самостоятельную операцию. Например, обработка фасонных поверхностей по копиру.
Обработку поверхностей с повышенными требованиями к их взаимному расположению (например, соосности), следует производить в одной операции и выполнять с одного установа.
Наиболее ответственные переходы или операции, связанные с достижением большой точности, следует выполнять в конце технологического процесса. Здесь же необходимо производить обработку легкодеформируемых поверхностей, например, наружных резьб.
Для крупногабаритных заготовок и заготовок, имеющих большую массу необходимо стремиться к уменьшению количества операций и концентрации переходов, поскольку транспортировка, складирование, установка на станке таких заготовок затруднена.
Выбор маршрута обработки в существенной мере зависит от типа производства, уровня автоматизации и применяемого оборудования.
В условиях единичного производства, как правило, используют универсальное оборудование и максимальную концентрацию операций.
В мелко- и среднесерийном производствах применяют в основном универсальное оборудование, станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, револьверные станки, гибкие модули.
В крупносерийном и массовом производствах широко используются агрегатные станки, специальное и специализированное оборудование, а также автоматические линии.
Приведенная методика и принципы разработки маршрутного технологического процесса позволяют получить несколько вариантов технологического процесса, отличающихся друг от друга числом и содержанием операций, их последовательностью, оборудованием и т.д. Поэтому, в качестве окончательного, принимают тот вариант, который обеспечит более высокие технические и экономические показатели.
Таким образом, при разработке маршрута технологического процесса определяются виды, количество и код операций, тип, модель и код оборудования, единица нормирования, на которую установлена норма расхода материала или времени, норма расхода материала, коэффициент расхода материала, степень механизации, код профессии по классификатору ОКПДТР, разряд работы по классификатору ОКПДТР, код условий труда по классификатору ОКПДТР.
Пример оформления МК см. приложение 2.
4.2. Обоснование выбора технологических баз
Выбор баз необходимо делать обоснованно, показать их связь с точностью выполнения размеров, с конструкцией приспособлений и производительностью обработки. При выборе технологических баз необходимо соблюдать ряд принципов.
1. Выбирать такую схему базирования, которая обеспечит наименьшую погрешность установки.
2. Соблюдать принцип совмещения баз – совмещать конструкторскую, технологическую и измерительную базы.
3. Стремиться к соблюдению принципа постоянства баз – на различных операциях механообработки использовать одни и те же базы (поверхности) обрабатываемой детали.
Кроме этого необходимо помнить, что нельзя использовать дважды (и более) в качестве баз «черные» (необработанные) поверхности заготовки. При этом в случае использования в качестве баз «черных» поверхностей, приоритет отдается тем поверхностям, которые после изготовления детали остаются необработанными или имеют меньшую величину припуска. Поэтому на первой механической операции, как правило, планируется подготовка технологических баз под последующую обработку. Не последнюю роль играет удобство, точность и качество поверхности, выбираемой для базы.
При выборе баз рекомендуется использовать литературу [2, 41, 57, т.1].
4.3. Разработка и обоснование операционного
технологического процесса изготовления детали
Проектирование операций технологического процесса связано с разработкой их структуры, выбором последовательности переходов, определением возможности их совмещения во времени, разработкой операционных эскизов и схем наладок, определением настроечных размеров и ожидаемой точности обработки.
При разработке технологических операций и отдельных переходов производится анализ технической возможности и экономической целесообразности их концентрации путем применения комплектов нормального или специального режущего инструмента, многоинструментальных наладок, параллельной или параллельно-последовательной обработки.
Число и последовательность технологических переходов зависят от вида заготовки, величины припуска, материала и точностных требований к готовой детали. Совмещение переходов определяется конструктивными особенностями заготовки, ее жесткостью и возможностями расположения режущего инструмента на станке. Обработку поверхностей, имеющих высокую точность и качество поверхности, иногда выделяют в отдельную операцию, применяя одноместную одноинструментальную последовательную схему обработки.
При разработке структуры операций необходимо дать технологическую оценку различных вариантов проектируемой операции. В итоге принимается та схема построения операции, которая является наиболее экономичной в рассматриваемых условиях производства.
Результаты разработки технологических операций заносятся в операционные карты, сопровождаемые операционными эскизами (см. приложения 3-6).
4.4. Обоснование выбора оборудования и технологического оснащения
Общие правила выбора средств технического оснащения определены в Р 50-54-93-88 с учетом типа производства, вида изделия, характера намеченной технологии, возможности группирования операций, использования стандартного оборудования и т.д.
Выбор модели станка определяется, прежде всего, возможностью изготовления на нем деталей необходимых размеров, конфигурации, точности и шероховатости. Если эти требования можно обеспечить на различных станках, то конкретную модель оборудования выбирают, учитывая следующее:
- соответствия размеров рабочей зоны станка габаритам заготовки;
- соответствия точности станка заданной точности детали;
- соответствия его производительности расчетной;
- соответствия мощности оборудования потребной мощности;
- возможности автоматизации и механизации выполняемых на этом станке работ;
- обеспечения минимальных затрат по себестоимости продукции и др.
При выборе оборудования с использованием ЧПУ, кроме вышеуказанного необходимо учитывать объем инструментального магазина, количество управляемых координат, постпроцессор и др.
Технические характеристики оборудования можно найти в литературе [4, 7, 9, 42, 45, 57, 64], нормы точности металлорежущих станков приведены в [2, 57].
Таким образом, на этапе разработки операции определяется тип и модель станка, установочно-зажимное приспособление, режущий, вспомогательный инструмент и средства измерения, СОЖ, количество одновременно изготавливаемых деталей, технологические базы, схема последовательности обработки поверхностей, последовательность выполнения переходов и т.д.
4.5. Расчет припусков на механическую обработку
При проектировании технологического процесса механической обработки необходимо установить оптимальные припуски, которые бы обеспечивали заданную точность и качество обрабатываемых поверхностей.
Припуски могут быть операционными и промежуточными.
Операционный припуск – это припуск, удаляемый при выполнении одной технологической операции.
Припуск, удаляемый при выполнении одного технологического перехода, называют промежуточным.
Установление оптимальных припусков играет важную роль при разработке технологических процессов изготовления деталей. Увеличение припусков приводит к повышенному расходу материала и энергии, введению дополнительных технологических переходов, а иногда и операций. Все это увеличивает трудоёмкость и повышает себестоимость изготовления деталей, а значит и уменьшает конкурентоспособность всего изделия в целом.
Необоснованно уменьшенные припуски не дают возможность удалить дефектные слои материала и достичь заданной точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей, что может привести к появлению брака.
Имеются два основных метода определения припусков на механическую обработку поверхности: опытно-статистический и расчетно-аналитический.
В опытно-статистическом методе припуск устанавливают по стандартам и таблицам, которые составлены на основе обобщения и систематизации производственных данных целого ряда производственных предприятий. Припуски на механическую обработку поковок, изготовленных различными методами, и отливок из металлов и сплавов приведены в ГОСТ 7505-89, ГОСТ 7062-90, ГОСТ 7829-70, ГОСТ 26645-85.
При расчетно-аналитическом методе, разработанным проф. М.В. Кованом, рассчитывают минимальный припуск на основе анализа факторов, влияющих на формирование припуска, с использованием нормативных документов. при этом припуски на обработку определяют таким образом, чтобы на выполняемом технологическом переходе были устранены погрешности изготовления детали, которые остались от предшествующего перехода.