Разработка технологических операций механообработки.

Федеральное агентство по образованию

Тверской государственный технический университет

Кафедра технологии машиностроения

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МЕХАНООБРАБОТКИ

Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Технология машиностроения, производство и ремонт ПТСДМО»

Тверь, 2006

Приводится примерное содержание курсовой работы по «Технологии машиностроения, производству и ремонту подъёмно-транспортных и строительно-дорожных машин» с указанием источников по разделам и общего списка литературы.

В приложении приведена часть справочного материала, систематизированного в соответствие с задачами курсовой работы, и пример выполнения (по форме и содержанию) маршрутного технологического процесса в пояснительной записке.

Обсуждено на заседании кафедры «Технологии и автоматизация машиностроения»

(протокол № от 2006 г.)

Составитель: Прохоров В.Г.

© Тверскойгосударственный технический университет, 2006

1. Анализ технологичности конструкции детали.

Данный анализ проводится в начале проектирования технологического процесса для обоснованного выбора предварительных размеров и конфигурации заготовки и получения исходной информации для определения числа и последовательности технологических операций.

1.1 Определение конструкторских баз и технологических базовых поверхностей. Одним из важных условий обеспечения точности обработки на технологических операциях изготовления деталей машин является совмещение необрабатываемой на данной операции границы получаемого размера с технологической базой.

Для этих целей рекомендуются основные конструкторские базы детали или, равноценные по точности, вспомогательные конструкторские базы. Основные конструкторские базы – это поверхности, которыми деталь устанавливается во время сборки на другую (несущую) деталь в соответствии со схемой сборки. Вспомогательные конструкторские базы создаются поверхностями, на которые устанавливается в последовательности сборки следующая деталь. От основной конструкторской базы на чертеже детали обычно задаётся большее число размеров.

Поверхности, которые используются при установке детали на технологическую базу, должны быть предварительно обработаны. Поэтому процесс механообработки должен начинаться с обработки будущих технологических базовых поверхностей. У деталей типа тел вращения, конструкторские базы определяют положение детали в сборочной единице в двух направлениях: радиальном и осевом. При этом в радиальном направлении конструкторской базой является общая ось опорных шеек (для валов) или ось наиболее точной поверхности (для коротких деталей: стаканов, полумуфт, крышек и т.п. это ось посадочного отверстия или наружной посадочной поверхности ступицы); в осевом направлении основная конструкторская база создаётся, как правило, торцовой поверхностью большего диаметра, (с минимальным торцовым биением или с минимальной шероховатостью – при прочих одинаковых параметрах).

При обработке валов обычно используют искусственные технологические базовые поверхности в виде центровых конических отверстий, которые получают на первой операции, например, на фрезерно-центровальном станке мод. 73С1; [5] с.55.

В пояснительной записке по данному подразделу приведите эскиз детали и с помощью условных обозначений опор (установочных элементов) укажите выбранные технологические базовые поверхности (ось, плоскость симметрии) и получаемые от них размеры. Этот эскиз используется при разработке технологического маршрута. Поверхности детали, которые формируют основные конструкторские базы, стремятся обработать на первой операции механообработки, а на последующих операциях – использовать для базирования.

1.2. Выбор метода получения исходной заготовки, определение её конфигурации, ориентировочных размеров и допусков, соответствующих способу получения; [1], с.26,27; [2], с.117,118,120-122,125-127,129-134,136,138,144-149,169-174; [6]; [7].

При этом используют таблицу «Основных факторов для выбора методов производства заготовок»[ приложение ], коэффициент использования материала и таблицу допусков[ приложение ].

В пояснительной записке выполняетсяэскиз заготовки с указанием допусков на обрабатываемые размеры; т.к. на данном этапе номинальные значения этих размеров ещё не известны, то используются их буквенные обозначения. Например, для отливки имеем В±Т/2, где В – номинальное (приближённое, выбранное по таблице) значение размера, а Т – допуск, записанный симметрично относительно номинала; для штамповки – L^+2/3Т_-1/3Т, где допуск распределяется на 2/3 вне тела от выбранного номинала (со знаком +) и 1/3 – в сторону тела (со знаком минус); таким образом, размер, L^+2/3Т_-1/3Т, принадлежит к охватываемой поверхности типа «вал», для охватывающей поверхности, «отверстия», отклонения запишутся иначе: L^+1/3Т_-2/3Т. В остальных случаях допуск распределяется симметрично относительно номинального значения размера.

1.3. Выбор вариантов технологических решений при обработке отдельных поверхностей.

1.3.1. Для поверхностей, обрабатываемых по 6-10 квалитетам, составляют планы обработки этих поверхностей с указанием допусков, шероховатости и величины дефектного слоя (используя таблицу точности обработки [приложение]); [4], с.202 – 208.

1.3.2. Выбор черновых технологических базовых поверхностей на начальную станочную операцию.

В первую очередь обрабатываются поверхности, которые по первому пункту были определены как основные или равноценные им вспомогательные конструкторские базы. При этом те поверхности, или геометрические элементы, положение которых задано относительно выбранных технологических баз наиболее точно, принимаются в качестве черновых баз. Однако, при обработке валов в условиях среднесерийного производства обработка опорных шеек, формирующих конструктивную базу в радиальном направлении, не выполнима на первой операции. В этом случае необработанные поверхности шеек используют для создания технологических центровых опорных конических поверхностей. Ось центров этих отверстий используется для большинства технологических операций при обработке вала.

В пояснительной записке приводится соответствующая схема базирования.

2. Разработка технологического маршрута механической обработки за­го­товки. ([10], с.253,254,261,262,326,353,361,363; [11], с.405-445; [12], с.147- 149,187,188,189,217)

2.1. Базовый технологический маршрут.

В условиях реального проектирования базовым (исходным для проектирования) технологическим процессом является существующий (заводской) вариант. Этот вариант подвергается анализу с целью определения технических решений по сокращению его трудоёмкости.

В нашем случае, когда нет возможности использовать существующий вариант, технологический маршрут выбирается по примеру типового техпроцесса, который можно найти в указанной литературе. Количество операций и содержание некоторых из них в подобранном примере не будет соответствовать условиям обработки заданной (в К.Р.) детали. Поэтому, на основании предыдущего анализа технологичности конструкции детали применительно к найденному примеру определяются те опе­раций, которые должны быть изменены, отменены или добавлены к ба­зо­вому варианту.

Если же не оказалось и примера типового техпроцесса, остаётся использовать базовые рекомендации, касающиеся общего плана построения маршрута механообработки. После последовательной черновой и получистовой обработки основных конструкторских баз на первой операции партия деталей поступает на операцию обработки её основных поверхностей (вспомогательных конструкторских баз) с другой стороны. При этом для базирования используются поверхности, уже обработанные на первой операции. На второй операции, как и на первой, осуществляются черновые и получистовые технологические переходы. Поочерёдная обработка детали с разных сторон с постепенным приближением к размерам, заданным чертежом. Для деталей типа тел вращения первые 2 – 4 операции являются токарными и характеризуются использованием нескольких инструментов (например, подрезной резец, проходные резцы, канавочный резец, возможно сверло и/или зенкер). Важно, на каждой операции получать те размеры, которые заданы чертежом и получаются от технологической базы.

2.2. Проект технологического маршрута.

Перерабатывая базовый вариант, определяют последовательность использования технологических баз [10], с.263,265,343-346,421,422,156-163. На этом этапе реализуются самые важные рекомендации по проектированию техпроцесса: максимальное использование одной технологической базы; выбор черновой базы на первой (по порядку) операции механообработки, чтобы способствовать выполнению первой рекомендации и обеспечить равномерное распределение припуска на обрабатываемых поверхностях (п. 1.3.2). Рекомендуется также выполнять черновую и чистовую обработку на отдельных операциях. Это позволяет предупредить влияние деформации технологической системы и заготовки на точность обработки, более рационально использовать оборудование и рабочую силу. Однако при обработке отверстий большей частью выгодно производить сверление, зенкерование и развёртывание в одной операции.

Как правило, оправдывается совмещение черновых и получистовых технологических переходов.

Необходимо учитывать, что распределение по операциям общего количества технологических переходов, намеченных планами обработки отдельных поверхностей, должно быть таким, чтобы трудоёмкость обработки на каждой операции оставалась приблизительно постоянной. Поэтому, после первой записи последовательности операций и их содержания полезно дополнительно оценить результат выполнения названных рекомендаций (чтобы убедиться, что объём выполняемой работы на различных операциях не отличается более, чем на порядок).

После принятия решения в пояснительной записке приводится технологический маршрут, т.е., перечень операций в принятой последовательности обработки, и изображаются соот­вет­ствующие операционные эскизы [ приложение]. На эскизах выделяются жирными линиями обрабатываемые поверхности. Операционные размеры обозначаются буквами и сопровождаются верхними цифрами, указывающими номер операции или технологического перехода (если поверхность обрабатывается не за один проход). Например, d²⁰ – диаметр поверхности, полученный на 20-ой операции; d²¹ – тоже, но цифра верхнего индекса(¹)означает, что на данной операции обработка указанной поверхности будет продолжена до следующего настроенного размера: d²² – диаметр поверхности, обработанной на 20-ой операции после второго технологического перехода.

2.3 Построение схем линейных и диаметральных размеров и определение правильности выбранного варианта техпроцесса [ приложение ].

Схемы линейных и диаметральных размеров упрощённо повторяют маршрутный техпроцесс, но они удобны для технологических расчётов: для проверки правильности техпроцесса и для определения всех промежуточных размеров обрабатываемой детали (от готовой детали до исходной заготовки включительно).

При проверке правильности техпроцесса определяется возможность обеспечения точности получения размеров, заданных на чертеже детали. Размер детали, который получается на одной из операций, как технологический (без погрешности базирования), не требует никаких дополнительных проверок, если при последующей обработке одна из его границ не подвергается обработке. Но, если указанный на детали размер формируется на разных операциях (погрешность базирования не равна нулю), т.е., если окончательный размер получается сложением двух и более размеров, тогда необходимо строить размерную технологическую цепь, и по ней определять точность получаемого размера, как замыкающего звена (точность замыкающего звена равна сумме допусков размеров, составляющих технологическую цепь). Для этого используется схема линейных размеров.

2.4. Определение предельных значений размеров, получаемых на операциях и исходных размеров заготовки; [2], с.7-17; [13], с.81-100; [11], с.581-608.

Предельные размеры, получаемые на каждой технологической операции, рассчитываются последовательно, по операциям, в направлении от окончательной операции до заготовительной (включительно). При этом используются схемы линейных (вдоль оси) размеров, диаметральных размеров и, в случае отдельных требований на чертеже детали, схемы пространственных отклонений (соосность, параллельность, биение, симметричность и др.). Непосредственно в расчёте промежуточных размеров используются технологические до­пуски, назначенные в маршрутном технологическом процессе и ми­ни­мальные (расчётные или табличные) припуски. В том случае, когда на чертеже детали пространственные отклонения не указаны (это означает, что их максимальное значение не превышает допуска на соответствующий размер) или, если в расчётах используются табличные значения минимальных припусков, Zⁱ_T, тогда нет необходимости строить схему пространственных отклонений.

В расчётах предельных размеров участвуют следующие группы выражений.

А^i-1_min = Aⁱ_max + Zⁱ_min; или A^i-1_min = Aⁱ_min + Zⁱ_T; отсюда A^i-1_max = А^i-1_min + T^i-1

B^i-1_max = Bⁱ_min – Zⁱ_min; или B^i-1_max = Bⁱ_max – Zⁱ_T; отсюда B^i-1_min = B^i-1_max – T^i-1

Zⁱ_min = R_Z^i-1 + h^i-1 + ρ^i-1 + ζ_Уⁱ;

Здесь, А^i-1_min, A^i-1_max, B^i-1_max, B^i-1_min – искомые предельные размеры, получаемые на операции, предшествующей i-ой операции, на которой получаемые размеры (Аⁱ_min, Aⁱ_max, Bⁱ_max, Bⁱ_min) уже известны. Например, на последней операции все получаемые размеры известны, т.к. они соответствуют чертёжным; тогда, учитывая размер минимального припуска на данную, i-ую операцию, и допуск на размер в предыдущей (i+1)-ой операции, определяем предельные размеры, получаемые на этой, (i+1)-ой операции.

А и В – соответственно, уменьшающийся и увеличивающийся в результате обработки размер;

i – номер операции, для которой рассчитывают или выбирают по таблицам минимальный припуск;

Zⁱ_min и Zⁱ_T –соответственно минимальный расчётный и табличный припуск, необходимый для осуществления i-ой операции; расчётный (Zⁱ_min) припуск в большей степени учитывает конкретные условия операции, чем табличный ( Zⁱ_T ), но его расчёт более трудоёмок; при выполнении курсовой работы можно использовать любой из двух приведённых способов;

R_Z^i-1 – шероховатость обрабатываемой поверхности, полученная на предшествующей операции [ приложение ].

h^i-1 – дефектный слой обрабатываемой поверхности, образовавшийся на предшествующей операции [ приложение ].;

ρ^i-1 – пространственное отклонение в положении обрабатываемой поверхности по отношению к базовой, обусловленное предыдущей обработкой; его значение определяется допуском на размер, получаемый на предыдущей операции и перпендикулярный к обрабатываемой поверхности.

ζ_Уⁱ – погрешность установки заготовки на рассматриваемой, i-ой, операции. Численное значение погрешности установки принимается либо табличным ([2], с.41,42,43)., либо определяется по формуле; во втором случае погрешность установки приобретает смысл требуемой из условия точности обработки:

ζ_У = (0,3Т² + 1,4Тζ_б – 0,7ζ_б²)^0,5/1,2

Здесь:

Т – допуск получаемого размера на i-ой операции;

ζ_б – погрешность базирования на i-ой операции; если ζ_б = 0, то можно принять, ζ_У = 0,45Т

По результатам расчёта находим размеры исходной заготовки и выполняем ее чертёж ([1], с.44,49,91).

Разработка технологических операций механообработки.

3.1. Выбор станочного оборудования, режущего и вспомогательного инструмента, разработка станочного приспособления (по заданию).

Этот выбор производится для тех операций, которые выносятся в графическую часть данного проекта в виде операционных эскизов, которые в отличие от эскизов маршрутной технологии содержат информацию о модели станка, конструкции установочных элементов приспособления (вместо условных обозначений опор) и режущем инструменте. Кроме того, операционный эскиз сопровождается таблицей режимов резания для всех технологических переходов.

Для выбора станка и технологической оснастки используется материал лабораторных работ, а также справочные данные источников [3], c.13, 15,16,20,21,26,27,29 – 33,35, 41,42,51 – 56,63, приложение, (металлорежущие станки); с.111 – 259 (металлорежущий инструмент)

3.2.Расчет режимов резания по операциям. Определение стойкости, глубины резания, подачи, скорости резания. [3], с.261-303; [11], с.626-635,646-676, приложение.

При этом, в пояснительной записке приводятся пояснения по представленным операционным эскизам: выбор вида инструмента, материала его режущей части, стойкости инструмента, определение глубины резания, выбор подачи, выбор или расчёт скорости резания и частоты вращения шпинделя, расчёт основного технологического времени( [11], с.609-625) на операцию (с учётом одновременности работы инструментов, используемых на данной операции; например на токарной черновой операции могут одновременно работать сверло и проходной резец).

3.3 Определение штучно-калькуляционного времени на операцию [8], [1], с.101-104.

Штучно-калькуляционное время, Т_ш-к, определяется как сумма основного времени, вспомогательного вре­мени [1], с.197-209, времени обслуживания и перерывов [1],с.214,215 и подготовительно-заключительного вре­мени [1], с.215-221.

При выполнении курсовой работы возможно использовать укрупнённый расчёт:

Т_ш-к = φ_к*t_о. Здесь t_о – основное технологическое время (время рабочих ходов); для тех операций, по которым режимы резания не рассчитываются, основное время обработки может быть определено ориентировочно [1].

Величина коэффициента φ_к (в серийном производстве) находится в зависимости от

типа станка:

· токарные – 1,75

· токарно-револьверные – 1,665

· вертикально-сверлильные – 1,5

· радиально-сверлильные – 1,56

· кругло-шлифовальные – 1,825

· фрезерные – 1,675

· зуборезные – 1,465