3.3.5 Разработка маршрутного технологического процесса Разработка маршрутного технологического процесса механической обработки заготовки является основой всего курсового проекта. От правильности и полноты разработки маршрутного технологического процесса во многом зависит организация производства и дальнейшие технико-экономические расчеты курсового проекта. В технологической части курсового проекта необходимо дать анализ и обоснование разрабатываемого технологического процесса. Прежде всего, необходимо выделить все операции, в которых применяется прогрессивное станочное оборудование, быстродействующее приспособление, специальный режущий и измерительный инструмент. Характер технологического процесса в курсовом проекте определяется типом производства и особыми условиями проектирования, указанными в задании. Разработка технологического процесса должна быть основана на использовании научно-технических достижений во всех отраслях промышленности и направлена на повышение технологического уровня производства, качества продукции и производительности труда. Для мелкосерийного производства технологический процесс следует разрабатывать по принципу группового метода обработки деталей, дающего возможность эффективно применять на универсальном оборудовании специализированную высокопроизводительную технологическую оснастку и повышать производительность труда. В мелкосерийном производстве нашли широкое применение станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Станки с ЧПУ не требуют длительной переналадки при переходе на обработку от одной заготовки на другую, что позволяет на данных станках производить процесс обработки широкой номенклатуры заготовок. Применение станков с ЧПУ в условиях мелкосерийного производства позволяет увеличить производительность труда, сократить сроки подготовки производства (на 50-70%), снизить себестоимость изготовления деталей, а также использовать труд рабочих более низкой квалификации. Эффективность использования станков с ЧПУ обеспечивается: отбором номенклатуры заготовок (по сложности конструкции; по возможности концентрации операции; исключением разметочных и слесарных работ; замены дорогостоящего оборудования и технологической оснастки);повышением технологичности конструкции детали; групповым методом обработки детали (классификацией деталей, поверхностей, группированием деталей). Обеспечение процесса обработки детали производится по следующей схеме: ознакомление с существующим опытом изготовления аналогичной детали (заготовка, маршрут обработки, структура операций, приспособления, режущий инструмент, режимы резания); разработка технологической документации (операционная технологическая карта, схема движения режущих инструментов, карта настройки, карта программирования, управляющая программа); проверка и корректирование управляющих программ (отработка программы без установки режущих инструментов; пробная обработка макета заготовки); Запись технологических переходов операции производится так же, как и описания технологического процесса, проектируемого на станок с ручным управлением. Независимо от типа производства следует производить подробную разработку технологического процесса. Проектирование операционного технологического процесса изготовления детали на станках с ЧПУ производится на основе технико-экономических расчетов с обеспечением минимальных затрат времени и наименьшей себестоимости. Методика проектирования технологического процесса обработки деталей на станках с ЧПУ дана в соответствующей учебной и справочной литературе [3, 16, 28, 32, 36]. В серийном производстве следует проектировать технологический процесс, ориентируясь на использование переменно-поточных линий, когда параллельно изготавливаются партии деталей разных наименований, что позволяет использовать преимущества массового производства. В массовом производстве следует стремиться разрабатывать технологический процесс для непрерывной поточной линии с использованием высокопроизводительных станков, специальной технологической оснастки и максимальной механизации и автоматизации производства. Какой бы тип производства не применялся при разработке технологического процесса в курсовом проекте, он должен находиться на уровне передовых достижений науки и техники (с учетом ЕСТД и ЕСТПП). Разрабатывая технологический процесс обработки деталей, необходимо выполнить следующие условия: наметить базовые поверхности, которые должны быть обработаны в самом начале процесса; выполнить операции черновой обработки, при которых снимают наибольшие слои металла, что позволяет сразу выявить дефекты заготовки и освободиться от внутренних напряжений вызывающих деформации; обработать вначале те поверхности, которые не снижают жесткость обрабатываемой детали; первыми следует обрабатывать такие поверхности, которые не требуют высокой точности и качества; необходимо учитывать целесообразность концентрации (обработка в операции максимально возможного числа поверхностей) или дифференциации (разделение операций на более простые) операции; при выборе технологических баз следует стремиться к соблюдению основных принципов базирования – совмещения и постоянства баз; необходимо учитывать, на каких стадиях технологического процесса целесообразно производить механическую обработку, гальванические покрытия, термическую обработку и другие методы обработки в зависимости от требований чертежа; отделочные операции следует выносить к концу технологического процесса обработки, за исключением тех случаев, когда поверхности служат базой для последующих операций. При разработке технологических операций необходимо особое внимание уделить выбору баз для обеспечения точности обработки деталей и выполнения технических требований чертежа. При черновой обработке в качестве баз можно принимать поверхности, не подлежащие обработке, а если детали имеют несколько необрабатываемых поверхностей, то за базу надо принимать ту из них, которая должна иметь наименьшее смещение относительно своей оси или быть с наименьшим припуском на обработку. При выборе баз необходимо принимать поверхности, от которых дан размер в чертеже, определяющий положение обрабатываемой поверхности. Базы должны обеспечить отсутствие недопустимых деформаций детали, а также простоту конструкции станочного приспособления с удобной установкой, креплением и снятием обрабатываемой детали. Более подробные рекомендации по разработке технологических процессов механической обработки деталей приведены в учебной и справочной технической литературе 17, 18, 19, 29, 30. Технологический процесс механической обработки должен разрабатываться в соответствии с ЕСТПП и удовлетворять требованиям ГОСТ 14.301-83 «Общие правила разработки технологических процессов и выбора средств технологического оснащения». А. Технология изготовления деталей класса валов Широкое распространение в машиностроении получили детали типа валов - гладких и ступенчатых с разными перепадами диаметров. В настоящее время разработаны типовые технологические процессы механической обработки валов на основе разновидности их в разных типах производства. Отдельные элементы операций типового технологического процесса можно использовать в разрабатываемом технологическом процессе.Таблица 3.15^ Технологическая схема изготовления деталей класса вал Номер операции Наименование и краткое содержание операции, технологические базы Станок 005 Фрезерно-центровальная Фрезерование торцов вала и сверление центровых отверстий с двух сторон. Технологическая база – наружные поверхности двух шеек Фрезерно-центровальный автомат 010 Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с одной стороны и подрезание торцовых поверхностей ступеней вала. Технологическая база - центровые отверстия вала Токарный многорезцовый или многошпиндельный полуавтомат 015 Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с другой стороны, а также подрезка торцов обрабатываемых поверхностей ступеней вала. Технологическая база – центровые отверстия вала. То же 020 ТокарнаяОбтачивание поверхностей шеек вала под шлифование и окончательная подрезка торцов ступеней вала ( если отдельные торцы ступеней подлежат шлифовке, необходимо оставлять припуск под шлифовку). Технологическая база -центровые отверстия вала Токарный многорезцовый, гидрокопировальный, многошпиндельный 025 ТокарнаяОбтачивание поверхностей шеек вала с припуском под шлифование и окончательная подрезка торцов ступеней вала с другой стороны. Технологическая база – центровые отверстия вала То же 030 ^ Контроль промежуточный 035 Термическая обработка HRCэ 41 ….45 040 ШлифовальнаяПредварительное шлифование шеек вала в зависимости от требований чертежа по качеству поверхностей и точности обработки.Технологическая база- центровые отверстия Круглошлифовальный полуавтомат 045 Шлифовальная Окончательное шлифование поверхностей шеек вала согласно размерам по рабочему чертежу и шероховатости поверхностей.Технологическая база – центровые отверстия вала То же 050 Моечная 055 ^ Контроль окончательный Примечание. При наличии у детали других элементов (отверстий, шпоночных пазов, резьб и т.д.) их обработку производить в установленной технологической последовательности до термической обработки. Анализ рабочего чертежа деталей класса «вал» позволяет сделать следующие заключения: Основными конструкторскими базами является ось детали и торец, от которых заданы размеры; Двустороннее расположение ступеней с равномерным перепадом диаметров не затрудняет процесс обработки; В массовом и крупносерийном производстве заготовки получают методом штамповки или специального профильного проката. Схема технологических процессов изготовления деталей класса «вал» представлена в табл. 3.15. Б. Технология изготовления зубчатых колес Зубчатые колеса являются очень распространенными деталями в машиностроении. Они весьма разнообразны по форме, размерам, степени точности и другим кинематическим параметрам. Выбор метода изготовления зубчатых колес зависит от многих факторов: типа и размеров колес, объема изготавливаемых однотипных колес, вида и материала заготовок, кинематической точности и других параметров. Выбор схемы обработки зубчатых колес должен производиться на основании тщательного анализа конструкции колеса и технических требований на его изготовление и возможностей данного производства. Обычно изготовление зубчатых колес производится в два этапа: первый этап – операции по обработке поверхностей зубчатого колеса до зубообразования, второй – операции по обработке и отделке зубьев колеса (табл. 3.16,3.17).^ Таблица 3.16Технологическая схема изготовления цилиндрических зубчатых колес Номер операции Наименование и краткое содержание операции, технологические базы Станок 005 Токарная Обтачивание поверхностей наружного контура, зенкерование (растачивание) с одной стороны детали. Технологическая база- наружный диаметр венца колеса и торец Токарный многошпиндельный полуавтомат 010 Токарная Обтачивание поверхностей контура, зенкерование ( растачивание) базового отверстия. Технологическая база – наружный диаметр венца колеса и торец после обтачивания на первой операции ( торцовую поверхность венца метить для протяжной операции) То же 015 Протяжная Протягивание базового отверстия Протяжной 020 Токарная Обработка наружного контура зубчатого колеса. Технологическая база – шлицевое отверстие колеса Токарный многорезцовый 025 Контрольная – промежуточный контроль 030 Зубофрезерная Фрезерование зубьев зубчатого колеса. Технологическая база – шлицевое отверстие и торец ступицы, а для последующих деталей комплекта – установочное кольцо (при необходимости) и торцовые поверхности венца колеса Зубофрезерный полуавтомат 035 Зубозакругляющая (при необходимости)Закругление зубьев с одной стороны.Технологическая база – шлицевое отверстие и торец ступицы колеса зубозакругляющий 040 Зубозакругляющая Закругление зубьев с другой стороны.Технологическая база – шлицевое отверстие и торец ступицы колеса То же 045 Зачистная Зачистка заусенцев и мойка Автомат зачистки и мойки Э1133А 050 Шевингование Шевингование зубьев колеса. Технологическая база – шлицевое отверстие и торец ступицы Шевинговальный автомат 055 Моечная – мойка деталей Моечный агрегат 060 Контрольная – промежуточный контроль 061 ^ Термическая обработка ( при необходимости) 065 Калибровочная (при необходимости)Калибровать шлицевые поверхности. Технологическая база – торец ступицы колеса Калибровочный автомат 070 Зубообкатная (при необходимости) Обкатка зубьев колеса. Технологическая база- шлицевое отверстие и торец ступицы колеса Зубообкатной автомат 075 Внутришлифовальная Шлифование базового отверстия.Технологическая база-эвольвента зубьев и торец ступицы колеса Внутришлифоваль-ный 080 Моечная – мойка деталей Моечный агрегат 085 Контрольная – окончательный контроль Примечание: 1. Разработку технологического процесса механической обработки зубчатого колеса можно начинать с подготовки базового отверстия. В таком случае схема обработки колеса до зубообразования примет следующий порядок: сверление базового отверстия с одновременной обработкой торца ступицы и фаски;протягивание круглого или шлицевого отверстия;токарная обработка на многорезцовом или многошпиндельном токарном станке;токарная обработка на многорезцовом станке. 2. Все остальные операции выполняются по схеме как указано в таблице (см. табл. 3.16). 3. В конструкциях зубчатых колес могут быть и другие элементы (выточки, отверстия гладкие и резьбовые и т.д.); в таком случае технологическая схема обработки будет дополняться новыми операциями или переходами. Таблица 3.17^ Технологическая схема изготовления вала-шестерни Номер операции Наименование и краткое содержание операции, технологические базы Станок 005 Фрезерно-центровальная Фрезерование торцов вала и сверление центровых отверстий с двух сторонТехнологическая база – наружные поверхности двух шеек заготовки и торец ступени зубчатого венца Фрезерно-центровальный 010 Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с одной стороны и подрезание торцовых поверхностей обрабатываемых шеек вала. Технологическая база – центровые отверстия Токарный многорезцовый или многошпиндельный 015 Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с другой стороны, а также подрезка торцов, обрабатываемых шеек вала. Технологическая база - центровые отверстия вала То же 020 Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала под шлифование и окончательная подрезка торцов шеек вала (если отдельные поверхности торцов шеек вала подлежат шлифованию, то необходимо оставлять припуск). Технологическая база - центровые отверстия вала Токарный гидрокопировальный 025 Токарная Обтачивание поверхностей шеек вала с другой стороны с припуском под шлифование и окончательная подрезка торцов шеек вала. Технологическая база -центровые отверстия вала То же 030 Контрольная – промежуточный контроль 035 Зубофрезерная Фрезерование зубьев зубчатого колеса. Технологическая база – центровые отверстия Зубофрезерный 040 Зубофрезерная Фрезерование зубьев зубчатого колеса Технологическая база – центровые отверстия То же 045 Зубозакругляющая Закругление зубьев с одной стороны венца.Технологическая база- центровые отверстия вала Зубозакругляющий 050 Зубозакругляющая – с другой стороны То же 055 Зубошевингование или зубошлифование Шевинговальный (Зубошлифовальный) 060 Моечная 065 Контрольная