Формирование маршрутного технологического процесса

Изготовления детали

После определения технологических баз, выбора методов и числа переходов обработки каждой поверхности необходимо наметить общую последовательность обработки детали и сформировать технологические операции.

При определении последовательности обработки необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

1) на первой (или первых) операциях обычно производится обработка тех поверхностей, которые затем используются в качестве технологических баз для обработки большинства поверхностей заготовки;

2) сначала произвести черновую обработку всех поверхностей, затем перейти к чистовой, а затем к отделочной обработке;

3) наиболее ответственные переходы, связанные с достижением наибольшей точности, а также обработку легко деформируемых поверхностей необходимо производить в конце технологического процесса;

4) следует выдерживать определенную технологическую последовательность обработки.

Последовательность обработки поверхностей детали напрямую зависит от выбранных технологических баз и задач, решаемых за счет этого выбора. Поэтому сначала производится подготовка технологических баз, используемых на более поздних этапах технологического процесса. Например, при разработке технологического процесса обработки вала необходимо сначала предусмотреть обработку центровых гнезд, используемых в дальнейшем при токарной обработке шеек вала. В технологическом процессе обработки корпуса сначала следует обработать основание корпуса, при разработке технологии изготовления зубчатого колеса сначала готовятся базы в виде центрального отверстия и торца.

На стадии черновой обработки снимается основная часть припуска, происходит перераспределение внутренних напряжений, возникают значительные температурные деформации заготовки. Снятие значительной части припуска с поверхности позволяет выявить неисправимый брак этой поверхности, обусловленный несовершенством технологических процессов получения заготовок. Обработка всех поверхностей черновыми методами позволяет выровнять внутренние напряжения и уменьшить их действие на точность детали. Разделение черновой и чистовой обработки позволяет также уменьшить влияние на точность температурных деформаций.

Окончательная обработка точных ответственных и легкодеформируемых поверхностей выполняется в конце технологического процесса. Это производится с целью предупреждения деформаций поверхностей, прошедших окончательную обработку, от действия опорных и зажимных элементов приспособлений, от деформаций, появляющихся при транспортировке заготовок. Упрочняющая термическая обработка производится перед отделочными переходами, что не приводит к существенному увеличению трудоемкости чистовой обработки и дает возможность исправить искажение поверхностей, появляющееся после термообработки.

При определении последовательности обработки поверхностей необходимо учитывать возможность появления заусенцев на границах поверхностей. Образование заусенцев приводит к необходимости введения в технологический процесс дополнительных переходов. Должна быть также учтена естественная последовательность обработки поверхностей. Например, сначала обрабатывается плоскость, а затем отверстия, лежащие в этой плоскости; сначала производится центровка отверстия, затем его сверление; сначала обрабатывается шейка вала, затем – наружная резьба на ней и т.д.

При определении последовательности обработки следует также руководствоваться типовыми решениями, имеющимися для деталей различных классов. Так для корпусных деталей обычно принимается следующая типовая последовательность выполнения этапов обработки:

- подготовка технологических баз, заключающаяся в черновой и чистовой обработке наружных плоскостей и, иногда, двух точных отверстий;

- обработка прочих плоских поверхностей;

- черновая и чистовая обработка главных отверстий;

- обработка крепежных отверстий;

- отделочная обработка плоскостей и главных отверстий.

Валы со шлицами колес обрабатывают в следующей типовой последовательности:

- подготовка технологических баз (обработка торцов и центровых отверстий);

- черновая токарная обработка;

- чистовая токарная обработка;

- предварительное шлифование опорных и посадочных шеек;

- фрезерование шпоночных пазов;

- фрезерование шлицев;

- термическая обработка;

- исправление центров (шлифование, притирка);

- окончательное шлифование опорных и посадочных шеек;

- шлифование шлицев.

Обработка цилиндрического зубчатого колеса со ступицей 7 степени точности включает следующие этапы:

- токарная обработка с одной стороны;

- токарная обработка с другой стороны с обработкой центрального отверстия;

- протягивание отверстия;

- чистовая токарная обработка;

- фрезерование зубьев;

- шевингование зубьев;

- термическая обработка;

- шлифование наружного диаметра, торца и отверстия;

- шлифование (хонингование) зубьев.

В серийном производстве при использовании оборудования с ЧПУ имеется ряд особенностей в выборе последовательности обработки, что обусловлено необходимостью концентрации технологических переходов. При обработке валов следует разделить все их поверхности на два основных вида: поверхности, обрабатываемые проходными, контурными и расточными резцами (торцовые, цилиндрические, конические, фасонные и др.); поверхности, требующие для обработки другого инструмента (резьба, канавки, отверстия небольшого диаметра и др.). Для деталей типа тел вращения необходимо придерживаться следующей последовательности выполнения переходов:

- черновая обработка проходными и контурными резцами наружных поверхностей;

- черновая и чистовая обработка поверхностей другими видами инструмента;

- чистовая обработка проходными и контурными резцами;

- обработка поверхностей, не требующих чистовой обработки, другими видами инструмента.

При реализации технологического процесса на многоцелевых станках с ЧПУ придерживаются следующей последовательности обработки корпусных деталей:

- фрезерная обработка наружных поверхностей, затем уступов, пазов, выступов;

- обработка главных отверстий (сначала обрабатывают отверстия в сплошном материале, затем пролитые и прошитые отверстия);

- чистовая обработка главных отверстий, канавок;

- обработка крепежных отверстий.

Последовательность обработки заготовок на многоцелевых станках с ЧПУ должна учитывать минимизацию времени холостых перемещений. Если время, затрачиваемое на смену инструмента больше чем время на поворот и перемещение стола с заготовкой, то сначала выполняют все переходы, выполняемые одним инструментом. Если соотношение затрат времени другое, то сначала выполняют все переходы при неизменном положении стола с заготовкой.

В результате выполнения данного этапа проектирования технологического процесса переходы, выбранные ранее для обработки каждой поверхности, располагаются в порядке их выполнения, то есть в хронологической последовательности.

Следующей задачей проектирования технологии является формирование технологических операций из отдельных переходов. При этом используются принципы дифференциации и концентрации переходов. Принцип дифференциации технологических переходов заключается в том, что каждому переходу соответствует отдельная операция, то есть каждый переход выполняется на отдельном рабочем месте. Такой подход характерен для массового и крупносерийного производства, когда на каждой технологической операции используется специальное оборудование. Принцип концентрации переходов состоит в максимальном объединении переходов в отдельные операции. Он широко применяется в серийном и единичном производстве. Особенно ярко такой принцип проявляется при использовании современного оборудования с ЧПУ, обладающего широкими технологическими возможностями.

Возможности объединения переходов в технологические операции определяются следующими факторами:

1) одинаковостью схем базирования, используемых при обработке;

2) характером обработки (черновая, чистовая);

3) технологическими возможностями оборудования, которое предполагается использовать в проектируемом процессе;

4) необходимостью синхронизации операций с целью уменьшения такта выпуска изделий;

Одним из условий, позволяющих объединить переходы в одну технологическую операцию, является одинаковость схем базирования. При этом предполагается, что установочное приспособление, предназначенное для реализации схемы базирования, является однопозиционным. Однако, при использовании многопозиционных приспособлений данное условие не обязательно.

Объединение в одну операцию черновых и чистовых, а тем более, отделочных переходов, как правило, недопустимо. Черновые переходы характеризуются значительными тепловыми деформациями, вибрациями, большим размерным износом инструмента. При использовании оборудования, предназначенного для черновой обработки, все данные факторы будут оказывать действие на точность чистовых переходов. Совмещение черновых и чистовых переходов в пределах одной технологической операции допускается на современном оборудовании, обладающем широкими возможностями, например, на сверлильно-фрезерно-расточных станках, на многофункциональных токарных станках с ЧПУ. Такие станки обладают повышенной жесткостью и точностью позиционирования исполнительных органов. При этом после черновых энергонасыщенных переходов перед чистовыми необходимо предусматривать неответственные переходы, например, обработку крепежных резьб, фасок, канавок и т.п. Это позволит уменьшить влияние температурных деформаций технологической системы на точность чистовой обработки.

Объединение технологических переходов в операции следует производить с учетом возможностей оборудования, которое предполагается использовать в проектируемом технологическом процессе. Например, невозможно в пределах одной операции объединить переходы, связанные с токарной обработкой, и шлифовальные переходы. Исключение составляет оборудование, имеющее широкие технологические возможности. Например, на многоцелевых станках с ЧПУ, предназначенных для комплексной обработки корпусов, производятся почти все переходы, необходимые для обработки. На них можно производить фрезерование плоскостей, сверление, зенкерование, развертывание, растачивание, нарезание резьбы и т.п. На токарных многофункциональных станках кроме обработки цилиндрических наружных и внутренних поверхностей, можно обрабатывать шпоночные пазы, лыски, зубчатые поверхности, шлицы, кулачки, отверстия, оси которых не совпадают с осью шпинделя и др.

В условиях массового или крупносерийного производства, когда предполагается использование автоматических и поточных линий, важной становится синхронизация операций. Такая синхронизация позволяет увеличить производительность изготовления деталей. Для этого необходимо произвести объединение переходов таким образом, чтобы время выполнения каждой операции было бы примерно одинаковым. На этапе проектирования маршрутного технологического процесса объединение переходов с целью синхронизации операций производится ориентировочно по числу переходов и примерному объему работ. В дальнейшем, после нормирования технологического процесса, следует уточнить содержание каждой операции.