Разработка технологической операции

При проектировании технологической операции выбирают структуру построения операции механической обработки; уточня­ют содержание технологических переходов в операции; выбирают модель станка; выбирают технологическую оснастку; рассчитыва­ют режимы обработки; рассчитывают норму времени; определяют разряд работы; обосновывают эффективность выполнения опера­ции.

Проектирование операции — многовариантная задача. Возмож­ные варианты оцениваются по производительности и себестоимо­-

сти. Разрабатывая операцию, стремятся к уменьшению времени выполнения технологической операции.

Структуру операции механической обработки определяют чис­лом и последовательностью выполнения технологических и вспо­могательных переходов. Число объединяемых в операцию перехо­дов зависит от серийности производства, такта выпуска и характе­ризует степень концентрации или дифференциации переходов.

Важным фактором, влияющим на себестоимость продукции, является производительность процесса, оцениваемая трудоем­костью единицы продукции, т.е. штучным временем. Как известно, основными составляющими штучного времени являются основное и вспомогательное время. При формировании и операции с целью возможного перекрытия элементов основного и вспомогательного времени рассматривают схемы построения операций, отличающи­еся:

1) числом одновременно устанавливаемых заготовок — одно­местные и многоместные;

2) числом участвующих в обработке инструментов — одноин- струментальная и многоинструментальная обработка;

3) порядком использования инструментов — последовательная, параллельная и параллельно-последовательная обработка. Путем различного сочетания перечисленных признаков возможны по­строения различных схем обработки.

На рис. 8.2 показаны примеры одноместной обработки: а — од- ноинструментальная последовательная обточка ступенчатого вала; б — последовательная обработка несколькими инструментами (сверление и зенкерование отверстия); в — параллельная много­инструментальная обработка (сверление и одновременно наружное точение); г — параллельно-последовательная обработка (фрезерноцентровальная операция в две позиции).

На рис. 8.3 показаны примеры многоместной обработки: а — од- ноинструментальная последовательная обработка (точение комп­лекта колец); б — многоинструментальная последовательная обра­ботка (сверление и зенкерование отверстий в комплекте заготовок); в — многоинструментальная параллельная обработка (фрезерование пазов одновременно в двух деталях); г — многоинструментальная параллельно-последовательная обработка на токарном многошпин­дельном полуавтомате с круглым поворотным столом.

Выбор определенной схемы построения операции в значитель­ной степени зависит от программы выпуска и размера детали. При

Рис. 8.2. Схема одноместной обработки

Рис. 8.3. Схема многоместной обработки

единичном производстве деталей любых размеров наиболее рацио­нальной будет одноместная одноинструментальная последователь­ная обработка, а при серийном и массовом производстве некруп­ных деталей — многоместная многоинструментальная параллель­ная или параллельно-последовательная обработка.

Одним из критериев эффективности построения операции яв­ляется оценка процессов по коэффициенту совмещения оператив­ного времени К _o. Коэффициент К₀ определяют из соотношения:

где t ₀ — основное неперекрываемое время операции; t _в — вспомогательное неперекрываемое время операции;  — сумма

всех элементов основного и вспомогательного времени операции.

При проектировании многоинструментальных наладок следует иметь в виду, что существует определенное число инструментов, которое является оптимальным для выполнения конкретной опе­рации (рис. 8.4).

Рис. 8.4. Зависимость штучного времени от числа инструментов

Проектируя схему выполнения операции, следует кроме оцен­ки вариантов по производительности одновременно оценить ва­рианты и по себестоимости обработки. Выбранная схема постро­ения операции влияет на выбор модели технологического обору­дования.

Выбор технологического оборудования (станков) определяется: методом обработки, габаритными размерами заготовок и размера­ми обработки; мощностью, необходимой на резание; производи­тельностью и себестоимостью в соответствии с типом производ­ства; возможностью приобретения и ценой станка; удобством и безопасностью работы станка.

При выборе станков особое внимание следует обратить на ис­пользование станков с ЧПУ, являющихся одним из основных средств автоматизации механической обработки в мелкосерийном и серийном производствах. В данных станках смена инструмента производится автоматически, либо путем поворота револьверной головки, либо при помощи автооператора.

Применение оборудования с ЧПУ целесообразно:

• для трудоемких операций;

• если время обработки существенно меньше вспомогательного;

• при производстве сложных деталей малыми партиями;

• для обработки деталей с большим количеством размеров, име­ющих высокие требования по точности;

• при изготовлении деталей, требующих строгого контроля точ­ности изготовления оснастки;

• когда стоимость оснастки составляет значительную часть стои­мости обработки;

• для изделий, период изготовления которых не позволяет ис­пользовать обычные методы изготовления оснастки;

• для операций, у которых расходы на контроль составляют часть общей стоимости операции.

Выбор оборудования определяется следующими коэффициен­тами:

• загрузки оборудования

где m _р — расчетное количество станков на операции; т_п — приня­тое количество станков.

Для массового производства К₃ = 0,65—0,77; для серийного 0,75—0,85; для мелкосерийного и единичного производства 0,8— 0,9.

Использования станков по основному времени

- Для массового производства;

 - для серийного производства.

Необходимо стремиться к значению ₀ = 1.

Высокий коэффициент использования оборудования по основ­ному времени характеризует рациональное построение операций. Коэффициент использования станков по основному времени ко­леблется в широких пределах: от 0,35—0,45 для протяжных станков до 0,85—0,95 для непрерывного фрезерования на карусельных и барабанно-фрезерных станках;

• использование оборудования по мощности

где Nпр — необходимая мощность на резание; N _CT — мощность электродвигателя станка.

Режущий инструмент выбирают с учетом максимального при­менения нормализованного и стандартного инструмента; метода обработки; размеров обрабатываемых поверхностей; точности об­работки и качества поверхности; промежуточных размеров и до­пусков на эти размеры; обрабатываемого материала; стойкости инструмента, его режущих свойств и прочности; стадии обработки (черновая, чистовая, отделочная); типа производства.

Размеры мерного режущего инструмента определяют исходя из промежуточных размеров обработки (зенкеров, разверток, протя­жек и т.д.) из расчета на прочность и жесткость. Выбор измеритель­ных средств производят с учетом соответствия точностных харак­теристик инструмента, точности выполняемого размера, вида из­меряемой поверхности, а также масштаба выпуска деталей. В условиях единичного и мелкосерийного производства применя­ют в основном универсальные инструменты: штангенциркули, микрометры, нутромеры, универсальные индикаторные приборы и др.

С увеличением масштаба выпуска деталей возрастает примене­ние предельных калибров, шаблонов, различных контрольных приспособлений и автоматических средств контроля. Выбор при­способлений в значительной мере зависит от программы выпуска деталей. В единичном и мелкосерийном производстве широко используют приспособления универсального типа (тиски, кулач­ковые патроны, делительные головки и др.), в серийном — универ­сальные переналаживаемые приспособления и приспособления

для групповой обработки, а в массовом производстве экономиче­ски оправдывают себя высокопроизводительные специальные при­способления. Определение припусков на обработку подробно рас­сматривается в главе 4.

При выборе режимов обработки руководствуются следующими общими рекомендациями.

В первую очередь устанавливают глубину резания t. При обра­ботке за один рабочий ход на настроенном станке глубина резания равна припуску. При обработке за несколько рабочих ходов глуби­на резания на первом рабочем ходе берется максимальная.

На последующих — уменьшается с целью достижения заданной точности. Обычно на черновой обработке удаляется 70% общего припуска, а на чистовые операции — не более 30%.

Подача S назначается максимально допустимой при черновой обработке. Ее величина ограничивается жесткостью и способом крепления обрабатываемой заготовки, прочностью и жесткостью инструмента, прочностью механизма подачи станка. При чистовой обработке подача определяется заданной точностью и шерохова­тостью обработки; величину ее выбирают по нормативам либо рассчитывают исходя из заданной точности. Найденное значение подачи корректируют по паспорту станка.

Скорость резания рассчитывают по формулам теории резания или устанавливают по нормативам исходя из условий выполнения обработки. При определении скорости резания ориентируются на среднюю экономическую стойкость инструмента.

По скорости резания определяют частоту вращения шпинделя или число двойных ходов (стола или ползуна). Эти величины кор­ректируют по паспорту станка.

После назначения режимов резания подсчитывают суммарную силу резания и по ней эффективную мощность. Последнюю срав­нивают с мощностью станка и окончательно корректируют режи­мы резания.

При определении режимов резания при многоинструменталь­ной обработке методика расчета несколько изменяется в зависи­мости от метода многоинструментальной обработки.