Ответы на экзаменационные вопросы (Технология и сборка)

Посмотреть архив целиком

73



Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА



Кафедра «Оптические приборы научных исследований» (РЛ 3)


Родионов Евгений Михайлович






Технологические основы конструирования элементов и функциональных устройств оптических приборов




ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ деталей И СБОРКИ ПРИБОРОВ


Конспект лекций по курсу


Версия 0.5















Москва

2012



Конспект лекций по курсу Технология изготовления и сборки ОЭП


ГЛАВА I

Общие принципы и методика проектирования технологического

процесса механической обработки


Технологический процесс состоит из операций, расположенных в определенном порядке, составляющим схему операций. Содержание операции излагается в документе, который называется операционная карта. Проектируя содержание операции и составляя схему операций, руководствуются исходными принципами проектирования техпроцессов.


1. Исходные принципы проектирования техпроцессов


  1. Обеспечение качества продукции

  2. Обеспечение высокой производительности труда

  3. Обеспечение наименьшей себестоимости

  4. Облегчение и безопасность труда

  5. Сокращение длительности производственных циклов

  6. Сокращение времени подготовки производства

  7. Автоматизация и механизация производственных процессов.


2. Виды технологических процессов


ГОСТ 14302-73 устанавливает два вида технологических процессов: единичный и типовой. Вид технологического процесса определяется количеством изделий, охватываемых процессом (одно изделие, группы однотипных или разнотипных изделий).

Единичный технологический процесс применяется для изготовления изделий одного наименования, типоразмера и исполнение независимого от типа производства.

Маршрутный ТП оформляется на маршрутной карте, где только перечисляются операции.

Маршрутно-операционный технологический процесс - технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание отдельных операций излагается без указаний переходов и режимов обработки.


3. Основные формы организации технологических процессов


Форма организации технологических процессов изготовления изделия зависит от установленного порядка выполнения операций технологического процесса, расположения технологического оборудования, количества изделий и направления их движения в процессе изготовления.

ГОСТ 14312-74 устанавливает две формы организации технологических процессов:

- групповая,

- поточная.

Групповая форма организации технологических процессов характеризуется однородностью конструктивно-технологических признаков изделий, единством средств технологического оснащения одной или нескольких технологических операций и специализацией рабочих мест

Поточная форма организации технологических процессов характеризуется:

- специализацией каждого рабочего места на определенной операции,

- согласованным и ритмичным выполнением всех операций технологического процесса на основе постоянства такта выпуска,

- размещением рабочих мест в последовательности, строго соответствующей технологическому процессу.

Факторы, определяющие форму организации технологического процесса и соответствующие ей характеристики, выбирают в следующем порядке:

- группируют изделия по общности конструктивно-технологических признаков,

- устанавливают тип производства изделий и их составных частей,

- учитывают объем выпуска каждого изделия и календарные сроки их выпуска,

- определяют длительность производственных процессов и наладок технологического оборудования,

- определяют потребное количество оборудования и коэффициенты его загрузки,

- определяют показатель относительной трудоемкости.

Основой при групповой форме организации технологических процессов является группирование изделий по конструктивно-технологическим признакам.

Группы изделий для обработки в определенном структурном подразделении (цехе, участке и т.д.) устанавливаются с учетом трудоемкости обработки и объема выпуска.

По результатам анализа классификационных групп изделий и показателей относительной трудоемкости следует устанавливать профиль специализации каждого структурного подразделения (цеха, участка и т.д.), отбирать и закреплять изделия за подразделениями.

Поточную форму организации технологических процессов в зависимости от номенклатуры одновременно обрабатываемых изделий подразделяют на:

- однономенклатурную поточную линию,

- многономенклатурную поточную линию.

Однономенклатурная поточная линия характеризуется обработкой изделия одного наименования по закрепленному технологическому процессу в течение длительного периода времени.

Однономенклатурную поточную линию в зависимости от количества одновременно обрабатываемых объектов одного наименования подразделяют на:

- однопоточную,

- многопоточнуго.

Однопоточная линия характеризуется обработкой на каждой операции одного объекта одного наименования.

Многопоточная линия характеризуется одновременной обработкой на каждой операции двух и более объектов одного наименования, причем выполнение операций дублируется для каждого объекта.

Многономенклатурная поточная линия характеризуется последовательной обработкой групп изделий двух и более наименований по типовому технологическому процессу.

В зависимости от характера движения изделий по операциям различают поточные линии:

- прерывные,

- непрерывные.


4. Технологическая классификация оборудования


Одним из признаков для классификации станков служит степень универсальности. Она характеризует разнообразие деталей и операций, для которых пригоден станок. Чем больше это разнообразие, тем шире технологические возможности станка. С этой точки зрения все станки разделены на четыре группы.

1. Станки общего назначения (широко универсальные). В эту группу входят токарно-винторезные, вертикально- и горизонтально- фрезерные, вертикально- и радиально-фрезерные, и т.п. .

2. Станки общего назначения с повышенной производительностью. Эти станки менее универсальны, обладают меньшим диапазоном чисел оборотов и подач, но рассчитаны на большую производительность. К ним относятся станки токарно-револьверные, токарные автоматы и полуавтоматы, продольно- и карусельно-фрезерные, бесцентрово-шлифовальные и т.п.

3. Станки определенного назначения. В эту группу входят станки, предназначенные для операций одного наименования, у определенного вида деталей, например, станки зуборезные, резьбофрезерные, копировально-токарные и т.п.

4. Станки специальные. Эту группу составляют станки, каждый из которых предназначен для выполнения только какой-либо одной операции в одном технологическом процессе.

Специальные станки разделяют на два вида: обыкновенные и агрегатные.


5. Концентрация и дифференциация схем станочных операций


Различные способы механической обработки могут быть совершенно равноценными с точки зрения их технических возможностей, но некоторые из них могут оказаться либо технологически неприемлемыми, либо значительно менее выгодными, чем другие. Поэтому выбор способа механической обработки должен быть основан на сравнительном технико-экономическом анализе, который может проводиться на основе предварительной классификации наиболее рациональных схем станочных операций техпроцессов - дифференцированных, концентрированных и смешанных.

Концентрация (укрупнение) операций означает объединение нескольких операций в одну более сложную, а дифференциация (разукрупнение) - расчленение техпроцесса на более простые операции. Пределом концентрации является сосредоточение всей обработки детали в одной операции, пределом дифференциации - разделение процесса на такие операции, каждая из которых будет состоять из простого перехода.-

В зависимости от сочетания числа обрабатываемых поверхностей +--и числа обрабатывающих их инструментов различают четыре исходные схемы наладки станков:

  1. одноместные одноинструментные,(см. Настольный сверлильный станок)

  2. одноместные многоинструментные,

  3. многоместные одноинструментные,

  4. многоместные многоинструментные.

С точки зрения порядка работы инструмента, так же как и порядка расположения деталей по отношению к инструменту, при классификации схем станочных операций различают три возможных принципа построения операции:

  1. последовательная схема - последовательно работают инструменты или последовательно обрабатываются одним инструментом установленные на станке заготовки,

  2. параллельная схема - одновременная работа нескольких инструментов или одновременная обработка одним инструментом нескольких деталей или нескольких поверхностей других деталей,

  3. параллельно-последовательная схема - сочетание первых двух схем.

И повышение, и уменьшение степени концентрации операций имеют свои достоинства.

С повышением степени концентрации операций:

  1. уменьшается число установок детали, что очень существенно; при обработке крупных деталей,

  2. появляется возможность использовать станки повышенной производительности и агрегатные станки, что важно при большом объеме выпуска,

  3. сокращается длительность производственного цикла,

  4. упрощается планирование и учет производства (меньше стало операций).

С уменьшением степени концентрации:

  1. упрощается наладка оборудования,

  2. снижается квалификация работы,

  3. возможно использовать интенсивные режимы резания в каждом переходе.

Задача о наивыгоднейшей степени концентрации сложная в общем виде и резко упрощается в конкретных условиях, так как они накладывают много ограничений. Почти все ограничения так или иначе связаны с оборудованием, например, объединить фрезерование и точение, имея универсальное оборудование, нельзя.


6. Виды операций и этапы технологического процесса


Для превращения заготовки в готовую деталь с каждой ее поверхности, подлежащей обработке, снимают некоторый слой металла, называемый общим припуском (на обработку поверхности), или припуском заготовки. Общий припуск может быть снят в одной операции или же за несколько операций. В отличие от этого слой, снимаемый в одной операции, называют операционным припуском. В связи с этим различают следующие виды операций: обдирочные, черновые, чистовые, окончательные и отделочные.

Обдирочной называют первую операцию, когда она очень грубая, снимается большая часть припуска, но точность низкая, хотя и выше точности заготовки.

Черновой называют любую операцию, если за ней следует аналогичная по методу обработки, но более точная операция, называемая в таких случаях чистовой (например, шлифование черновое и шлифование чистовое).

Чистовой называют операцию, следующую за черновой. Целью ее может быть завершение обработки, тогда она может быть и окончательной.

Окончательной называют последнюю операцию обработки поверхности, обеспечивающую требуемое качество поверхности.

Отделочной (отделкой) часто называют окончательную операцию, если она выполняется со снятием очень малого припуска; такую окончательную обработку предусматривают, когда к точности поверхности предъявлены особенно высокие требования.

Следует заметить, что каждая последующая операцию отличается от предшествующей меньшим операционным припуском и большей точностью..

Естественно, что обрабатывая поверхность, например, два раза, вначале делают это грубо, а затем более тонко, но не наоборот.

Такого же порядка стараются придерживаться, назначая последовательность операций обработки всей детали. Вследствие этого получается, что операции одинаково грубые (или одинаково тонкие), коротко - однородные, следуют в процессе непосредственно одна за другой. Отсюда и возникает понятие об этапах процесса.

Под этапом технологического процесса понимают группу однородных операций, выполняемых непосредственно одна за другой.

В технологической документации границы между этапами не проводят, так как по порядку нумеруются операции, к тому же эти границы не всегда четкие.

Обрабатывать одну поверхность в несколько операций и группировать операции в этапы необходимо по двум главным причинам:

Во-первых, это нужно, чтобы обеспечить заданную точность детали.

Если деталь не обладает большой жесткостью, то обработка одной части неизбежно вызывает деформацию других ее частей. Деформации появляются в результате перераспределения внутренних напряжений в детали1, которое вызывается снятием припуска. Не исключены и деформации при закреплении детали на станке.

Если пренебречь этим и обработать точную поверхность окончательно в то время, когда другие поверхности еще не обработаны, то к концу процесса она может потерять точность.

Во-вторых, это нужно для того, чтобы лучше использовать оборудование.

Грубые операции могут выполняться на мощных станках, позволяющих снимать большой слой металла в один ход. Для промежуточных операций можно использовать менее мощное, но более точное, оборудование, а для окончательных операций - другие станки, отвечающие целям таких операций.

Правильное использование оборудования ведет к уменьшению затрат труда.


7. Документирование технологического процесса


Разработанный техпроцесс описывают в документах, называемых технологическими картами.

В приборостроении приняты операционные карты, составляемые на каждую операцию в отдельности.

Основой операционной карты является эскиз обработки и базирования детали. Деталь вычерчивают в том виде, какой она получает после данной операции, и в том положении, которое она занимает при выполнении операции. Обрабатываемые поверхности выделяют красным цветом. На эскизе же проставляют все операционные размеры, допуски, указания шероховатости поверхности, базы и места приложения сил закрепления заготовки в приспособлении.


8. Исходные данные для разработки процесса


Основными исходными данными для проектирования процесса являются:

  1. рабочий чертеж детали,

  2. объем выпуска детали,

  3. чертеж заготовки,

4) оборудование, которым возможно располагать.

Чертеж детали. Рабочий чертеж является единственным документом, определяющим требования детали - единственным основанием для контроля и приемки деталей после изготовления. Поэтому главнейшее требование к чертежу состоит в том, что он должен быть полностью проработан конструктором детали.

В соответствии с ГОСТом разработка технологических процессов производится для изготовления изделий, конструкции которых отработаны на технологичность.

Повышение технологичности конструкции изделия предусматривает проведение комплекса различных мероприятий, в числе которых можно отметить следующие.

1. Создание конфигурации деталей и подбор их материалов, позволяющих применение наиболее совершенных исходных заготовок, сокращающих объем механической обработки (литье под давлением, литье по выплавляемым моделям, горячая цветная прессовка и т.д.)

2. Простановка размеров в чертежах с учетом требований их механической обработки и сборки, позволяющая выполнять обработку по принципу автоматического получения размеров на настроенных станках, автоматах и полуавтоматах, и обеспечивать совмещение конструкторских, исходных и технологических баз.

3. Упрощение конфигурации деталей, простановка обоснованных допусков на размеры и шероховатость поверхности.

4. Создание конфигурации деталей, позволяющих применение наиболее совершенных и производительных методов механической обработки.

5. Проведение нормализации и унификации изделий.

6. Создание конструкции изделия, позволяющей проведение операционной сборки по принципам полной и частичной взаимозаменяемости, что и является одним из условий организации поточной сборки.

Объем выпуска. Количество деталей, которое должно быть выпущено в определенное календарное время (заданный объем выпуска), позволяет ориентироваться при проектировании процесса на такой вид организации производства (единичное, серийное, массовое), который будет более целесообразным при таком объеме.

Объем выпуска необходим для уточнения способа получения заготовки (литье, штамповка и т.д.), для выбора степени концентрации операций, для выбора всех средств механизации операций (станков, приспособлений, инструментов), т.е. для решения всех задач, связанных с производительностью труда. Поэтому, не зная объем производства, проектировать технологический процесс невозможно. В условиях массового и серийного производства объем выпуска служит основой для установления такта или ритма выпуска продукции, обеспечивающего выполнение производственной программы в заданный срок.

Такт выпуска t мин/шт, представляет собой интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения: t = F/Q , где

F - годовой фонд времени станка (линии) с учетом простоев по причинам сменности, выходных дней, ремонта и т.п. в мин.,

Q - размер годового задания, шт.

Ритм выпуска - количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени. Ритм = 1/t.

При проектировании техпроцесса желательно добиться его построения из одинаковых или кратных по трудоемкости операций с продолжительностью, равной или кратной такту выпуска изделий. В этом случае возможна и целесообразна обработка заготовок на поточной линии.

Чертеж заготовки разрабатывают по рабочему чертежу детали, предусматривая необходимые общие припуски на обработку и оформляя конфигурацию заготовки в соответствии с технологическими возможностями избранного способа ее получения. В разработке чертежа заготовки принимают участие технологи заготовительного и механического цехов и конструктор изделия.

Количественным критерием для оценки разработанного чертежа заготовки служит трудоемкость и себестоимость получения заготовки и ее механической обработки.

Оборудование. Свобода выбора оборудования имеется лишь в условиях проектирования процессов для новых цехов и заводов или в курсовом проекте. От наличного оборудования зависит возможность использования тех или иных методов обработки, оснастки техпроцесса и т.д.


9. Проектирование единичных технологических процессов обработки заготовки


9.1. Стадии разработки техпроцесса


Все операции технологического процесса взаимосвязаны. Например, изменяя количество поверхностей, обрабатываемых в данной операции, надо соответственно изменять его в другой или других операциях.

Вследствие такой взаимосвязи операций задачи, решаемые как в масштабе всего процесса, так и внутри его операций, всегда являются задачами комплексными. Вследствие сложности комплексной задачи приблизиться к правильному ее решению можно лишь постепенно, посредством ряда попыток.

Для уменьшения объема различных направлений, особенно трудоемких, когда они связаны с цифровым материалом (операционные размеры, режимы обработки и нормирование), проектирование процесса разделяют на две стадии:

  1. составление плана процесса,

  2. разработка операций процесса.

На обоих стадиях принимают во внимание одни и те же факторы, влияющие на технологический процесс, но с разными целями, что придает каждой стадии свой характер.

На первой стадии решают лишь, из каких основных этапов должен состоять процесс и каким образом разделить всю потребную обработку детали на операции. Определение целесообразных границ между операциями является главной целью составления плана обработки. Решение на этой стадии работы принимают главным образом на основании общих соображений.

Основной задачей второй стадии является подробная разработка каждой операции; одновременно корректируется план процесса.


9.2. Связи между чертежом и технологическим процессом


Между рабочим чертежом и необходимым технологическим процессом существуют тесные связи. Можно усмотреть, что главные из них идут по следующим трем направлениям:

  1. точность поверхностей - это необходимые методы обработки в технологическом процессе,

  2. взаимная координация поверхностей в чертеже - базы, способы установки, последовательность операций в технологической процессе,

  3. термическая обработка в чертеже - этапы в технологическом процессе.

Уже первое ознакомление с чертежом детали позволяет получит общее, но достаточно отчетливое представление о необходимом технологическом процессе.

  1. материал, общие размеры и конфигурация детали позволяют судить о возможном способе получения заготовки.

  2. вместе с этим становится ясным примерный объем механической обработки, а также основной типаж потребных станков,

  3. присутствие сложных поверхностей указывает на необходимость использования тех или иных станков определенного назначения (например, копировальных).

Изучение чертежа легко обнаруживает связь между заданной точностью поверхностей детали и необходимыми в технологическом процессе методами их обработки, потому что каждый метод располагает определенными возможностями в отношении точности размеров и шероховатости поверхностей.

Если бы каждую из обработок, необходимых для каждой поверхности детали, выполнять как отдельную операцию (максимальная дифференциация процесса), то оказалось бы, что рабочий чертеж полностью предопределил все операции техпроцесса. В действительности для лучшего использования станков по соображениям, связанным с точностью обработки (учитывая, что наилучшая взаимная концентричность, перпендикулярность и параллельность поверхностей получается при обработке их в одной операции - при одной установке) и другим причинам, во многих операциях обрабатывают несколько поверхностей.

Столь же тесными, только более сложными и поэтому внешне менее заметными, являются связи принятой на чертеже взаимной координации поверхностей детали с технологическими базами, способами установки и последовательностью операции.


9.3. Методика составления плана процесса


План технологического процесса в виде операционных эскизов составляют по рабочему чертежу детали. Такой план является результатом решения всех основных технологических задач. Им устанавливаются границы между операциями и последовательность операций в процессе, степень концентрации операций, технологические базы, места закрепления детали и т.д.

В плане процесса операционные эскизы делают от руки, выделяя обрабатываемые поверхности красными линиями, указывая технологические базы и необходимый станок.

Операционные припуски не рассчитывают.

При составлении плана процесса руководствуются, главным o6разом, общими соображениями и принимают лишь решения, без которых нельзя установить границы между операциями, и последовательность операций. Методическую сторону этой работы можно описать следующей примерной схемой.

1. Выявляют наиболее ответственные (точные) поверхности детали и другие поверхности, требующие многократной обработки. Намечают виды операций, которые должна пройти каждая из поверхностей. Все эти поверхности разделяют на две группы:

а) поверхности, которые лучше (или возможно, но не в любом случае необходимо) обрабатывать совместно (в одной операции) с другими - обычно это соосные поверхности вращения, прилегающие к ним торцы и др.,

б) поверхности или комплексы поверхностей, явно требующие обработки в отдельной операции, например, зубья зубчатого венца; комплексы - группа отверстий и т.п.

2. Выявляют поверхности, допускающие обработку сразу окончательно. Эти поверхности разделяют на такие же две группы:

а) поверхности, допускающие совместную обработку с другими,

б) поверхности или комплексы, явно требующие отдельной операции.

3. В появившийся в виде первого наброска план процесса помещают операции для поверхностей по п.1б.

4. Размещают в плане операции, необходимые для поверхностей по п. 2б..

5. Окончательно оценивают все принятые решения, вносят необходимые исправления.

6. Включают в план опущенные слесарные операции (зачистка заусенцев, округление кромок и т.п.), а также немеханические (контроль, промывка и т.п.).

Описанная общая схема не охватывает подробностей, всего многообразия конкретных условий, но она достаточно характерна.

С этого момента работу начинают фиксировать операционными эскизами.

Одним из наиболее сложных разделов проектирования техпроцесса механической обработки является назначение технологических баз, базирующих поверхностей и определения первой операции.

Вопрос о выборе технологических баз решается в самом начале проектирования техпроцесса одновременно с вопросом о последовательности и методах обработки отдельных поверхностей детали. При этом следует руководствоваться рекомендациями и правилами, и одним из таких правил, наиболее общих и важных, является принцип совмещения баз.

Кроме того необходимо придерживаться также следующих рекомендаций.

1. Во избежание релаксации внутренних напряжений, а следовательно, деформации заготовки (это существенно для отливок и штамповок) обработку рекомендуется начинать с наименее точных поверхностей при снятии с них наибольших припусков.

2. В случае опасности появления раковин и трещин в первую очередь необходимо снимать наибольший припуск с тех поверхностей, где подобные дефекты чаще всего обнаруживаются. Иногда может быть выполнена даже чистовая обработка подобных поверхностей. Это позволяет забраковать заготовку в самом начале ее обработки.


9.4. Назначение первой операции и выбор баз для первой обработки .


Назначение технологических баз начинается с выбора технологической базы для выполнения первой операции.

Базы, используемые для первой обработки детали, называются черновыми технологическими базами.

В качестве черновой технологической базы должна выбираться поверхность или совокупность поверхностей, относительно которых при первой операции могут быть обработаны поверхности, используемые в следующих операциях в качестве баз. Таким образом, черновая база должна всегда использоваться для обработки других технологических баз.

Для обеспечения точности ориентировки и надежности закрепления детали в приспособлении черновая база должна иметь достаточные размеры и возможно более высокую степень точности и наименьшую шероховатость поверхности. Черновая база должна использоваться при обработке детали только один раз, при выполнении первой операции. Все последующие операции должны выполняться на обработанных поверхностях.

В качестве черновой технологической базы целесообразно выбирать совокупность поверхностей, остающихся необработанными.

Вопросы выбора первой базы тесно связаны с выбором первой обрабатываемой поверхности, которую выбирают, пользуясь правилом первоочередности обработки лучшей из двух технологических баз.. Оно заключается в том, что из двух взаимно связанных поверхностей детали должна быть, в первую очередь, обработана та. которая более пригодна для роли технологической базы. Правило основано на том, что из двух операций обработки двух взаимосвязанных поверхностей последующая всегда ответственнее (точнее) предшествующей; следовательно, она более нуждается в лучшей технологической базе.

Иллюстрируя это правило (как и другие описываемые ниже), будем иметь в виду обработку каждой поверхности сразу начисто.

У детали, показанной на рис.1а обрабатываются связанные размером С плоскость В и поверхность М отверстия, причем отверстие точнее плоскости. В соответствии с приведенным выше правилом требуется, чтобы в первую очередь была обработана плоскость В. В этом случае первой базой может быть или плоскость D или плоскость А (рис.1б, первая операция). Отверстие будет обрабатываться во второй операции (рис.1в), и плоскость В будет использоваться как технологическая база. Размер С выдерживается в этой операции.






Рис.1 Схемы, поясняющие правило выбора лучшей из 2-х технологических баз


9.5. Принцип совмещения баз и последовательность операций


В основе решения задач о целесообразной последовательности операций технологического процесса также лежит принцип совмещения баз. Оказывается, что для избежания погрешности от несовмещения баз, последовательность операций должна быть согласована с взаимной координацией поверхностей на чертеже детали. Это вытекает из следующих рассуждений.

1. Каждая из двух поверхностей, связанных на чертеже детали одним размером, является, конструкторской базой по отношения к другой. Следовательно, при обработке одной из них роль технологической и исходной базы должна выполнять другая (принцип совмещения баз).

2. Поверхность, уже обработанная (в данной операции), имеет точность большую, чем любая из еще не обрабатывавшихся. Следовательно, именно она должна служить технологической и исходной базами на следующей операции. Но, согласно положению 1, в этой последующей операции обязана быть обработана не любая поверхность, а та, с которой обработанная поверхность непосредственно связана,

3. На основании изложенных положений 1 и 2, третьей по счету может обрабатываться лишь поверхность, связанная с одной из двух уже обработанных, четвертой - связанная с третьей или с одной из двух ранее обработанных и т.д. для всех поверхностей детали.

Таким образом, порядок обработки поверхностей не может быть произвольным, а должен соответствовать координации поверхностей на чертеже детали. На рис.2а показан один из возможных способов взаимной координации пяти поверхностей детали и несколько: соответствующих ему порядков обработки этих поверхностей (начиная с поверхности 1).

Координаций одной и той же поверхности много. Интересен случай, когда одна поверхность детали связана не с одной, а с несколькими другими, например, А на рис.2б.

Из положения 1 вытекает, что базами при ее обработке должны служить одновременно все эти другие поверхности (а1, а2 и а3). Однако, это невозможно. Технологической и исходной базами может служить лишь какая-либо одна из них. При этом неизбежно нарушение принципа совмещения баз по отношению к остальным. Последствия этого тем менее существенны, чем большие припуски имеют упомянутые остальные базы.

Рис.2. Последовательность обработки поверхностей детали


Отсюда вытекает одно из главных правил построения процесса: в совокупности взаимосвязанных поверхностей должна быть обработана в первую очередь та поверхность, с которой связано наибольшее число других.

После обработки такой поверхности (А) все другие, с ней связанные (а1, а2, а3) могут обрабатываться в произвольном порядке. При этом технологической и исходной базами для каждой из них должна служить поверхность, обработанная в первую очередь (т.е. А).


9.6. Выбор главной базы (ГБ)


Главная база - самая важная из технологических баз. Ее выбирают раньше других - самой первой.

В общем виде можно так сформулировать условия, которыми руководствуются при выборе главной базы:

1. Главной базой должна служить та поверхность, относительно которой в чертеже детали координирована обрабатываемая поверхность (совмещение технологической и конструкторской баз)„

2. Точность, форма и размеры главной базы должна обеспечивать хорошую устойчивость детали на установочных элементах приспособления и простоту закрепления детали.

Таким образом, выбирая главную базу, прежде всего выясняют, пригодна ли для такой роли конструкторская база. Положительный ответ означает, что задача решена - главная база выбрана. Остается указать эту базу в операционной карте и проставить от нее исходный размер, т.е. совместить с ней исходную базу.

Рис.3.Пример выбора главной базы


Однако, такое наилучшее и простое решение возможно не всегда, так как конструкторская база не всегда пригодна для выполнения функций главной. Такой пример показан на рис.3. Отверстие координировано от плоскости К (рис.3а). Базы будут совмещены при базировании детали по схеме рис.3б. Однако осуществить установку по такой схеме трудно (устойчивость детали получается плохой). Отказ от совмещения баз (рис.3в) позволит применить приспособление значительно более простое. Приняв такое решение, технолог тем самым ставит перед собой новую задачу: выбрать установочную базу из числа других поверхностей детали.


9.7. Выбор баз в условиях отказа от совмещения баз


В таких условиях погрешность от несовмещения баз становится неизбежной. Выбирая базу, всегда руководствуются одной и той же целью - уменьшить, вредные последствия несовмещения баз. Ниже приводятся некоторые правила и общие положения, которыми пользуются при несовмещении баз.

1. Условие наименьшей погрешности от несовмещения баз. Это самое общее (наиболее широкое) условие, которым руководствуются, выбирая технологическую базу при невозможности совместить ее с конструкторской.

После отказа от совмещения баз нужно использовать в качестве технологической базы ту из поверхностей детали, которая наиболее точно расположена относительно конструкторской базы.

Например, отказываясь использовать в качестве технологической базы в операции обработки отверстия (рис.4) конструкторскую базу (поверхность К), нужно воспользоваться для этой цели поверхностью М ( = 0,2 мм), но не поверхностью N ( = 0,4 мм).

Рис.4.Схемы, поясняющие условие наименьшей погрешности


2. Правило единой технологической базы. Правило состоит в том, что две поверхности - данную и поверхность, являющуюся по отношению к ней конструкторской базой – обрабатывают, пользуясь единой (одной и той же) установочной базой.

Правило учитывает одну из общих закономерностей образования погрешностей в условиях несовмещения баз. Она состоит в том, что в случае обработки двух любых поверхностей детали на разных технологических базах, погрешность взаимного положения обработанных поверхностей, получается большей, чем после обработки их на одной базе, на величину погрешности взаимного расположения баз. Отсюда следует, что для получения наименьшей погрешности от несовмещения баз в размере, связывающем поверхности, необходимо обе их обрабатывать относительно единой базы.

Рис.5.К понятию единой технологической базы


Применение правила единой технологической базы рассмотрим на примере обработки поверхностей А и В кронштейна аэрофотоаппарата (рис.5а), на котором конструктором оговорена параллельность этих поверхностей. Принцип совмещения баз диктует, например, такую последовательность обработки: обрабатывается поверхность А, затем поверхность В на базе А. Однако такая схема обработки потребует приспособления, в котором поверхность А детали надо подводить снизу к установочным элементам приспособления, что усложняет его конструкцию. В условиях отказа от совмещения баз можно предложит два варианта обработки поверхностей А и В: на разных базах (рис.5б и 5в) в две операции и на единой базе (рис.5г и 5д) тоже в две операции. При равных условиях точность обработки по второму варианту будет выше, чем по первому. на величину δ допуска размера "С", соединяющего базы детали.

3. Принцип постоянства технологической базы. В наиболее полной форме принцип состоит в том, что обработку всех поверхностей детали выполняют, пользуясь на всех операциях одной и той же (постоянной) технологической базой.

Практически этот принцип применяют только для группы поверхностей в зависимости от конкретных условий, и эффективен он при соблюдении особых требований к точности технологической базы. Принцип оправдывает себя, если выполняется одной из двух условий:

1) обеспечивать на каждой операции погрешность установки постоянной базы, близкую к нулю,

2) допускать погрешность установки как угодно большую, но одинаковую по величине и знаку при каждой новой установке детали (нельзя, например, базировать отверстием по пальцу).

В таких условиях, независимо от числа операций для всех обрабатываемых поверхностей детали, создаются такие же условиях, как если бы все они обрабатывались при одной установке детали (как если бы все исходные размеры стали внутрикомплексными).


9.7. Разработка операций процесса


На этой второй стадии проектирования процесса решения, принятые при составлении плана процесса, оцениваются еще раз, при необходимости корректируются и доводятся до конца. Результатом этой стадии работы являются операционные карты техпроцесса.

Выбор станков. Наиболее краткую характеристику станка дает его паспорт. Выбирая станок, руководствуются следующими основными соображениями.

Соответствие рабочей зоны станка габаритным размерам детали. Деталь должна свободно размещаться на станке, но использовать более крупный станок, чем это необходимо, нецелесообразно.

Возможность обеспечить нужную точность обработки. Это соображение приобретает особое значение при выборе станков для чистовых и окончательных операций. При этом, зная требуемую точность, ориентируются по величине так называемой экономической точности метода обработки, характерную для данного станка.

Понятие об экономической точности связано с тем, что для каждого станка существует некоторый интервал точности обработки Б (рис.6), характерный тем, что при выходе из него в сторону высших точностей (участок А) стоимость обработки начинает быстро возрастать, а при выходе в сторону низших (участок В) она уменьшается очень медленно. Этот средний интервал Б определяет границы, в которых лежит некая средняя "нормальная" для данного станка (экономическая) точность обработки.

Рис.6.Зависимость точности обработки от ее стоимости


Соответствие мощности, жесткости и кинематических возможностей станка наивыгоднейшим режимам обработки. Станок должен быть достаточно мощным и жестким при черновых операциях (не ограничивается сечение стружки), и достаточно жестким и быстроходным при чистовых операциях (не снижать скорость резания).

Соответствие производительности станка заданному объему выпуска деталей. В случае малой производительности для операции может потребоваться несколько станков. Соответственно увеличится число необходимых приспособлений и инструментов, количество рабочих, станки занимают большую площадь и т.д.

С другой стороны, станок чрезмерно производительный не будет загружен.

Выбор приспособлений. Первый шаг к выбору приспособления всегда состоит в том, что выясняют возможность обойтись без специального приспособления. Однако и форма детали, и требуемая точность обработки по второй характеристике точности, и нужная производительность могут требовать специального приспособления. Чем больше объем выпуска, тем шире пользуются специальными приспособлениями. При этом имеют в виду, что с их помощью можно не только повышать производительность станков, но и расширять их технологические возможности.

Таким образом, выбор станков и приспособлений, как и многие элементы из которых складывается проектирование процесса, это не изолированные друг от друга этапы работы, а лишь разные стороны решения одной и той же задачи, подчиненные одной цели - экономическому построению операций.

Выбор инструментов. Выбирая режущие инструменты, ориентируются, прежде всего, на ГОСТы и заводские нормали. В необходимых случаях предусматривают специальный инструмент. Заботясь о полном использовании режущих свойств инструментов, марки материалов для них подбирают в соответствии со свойствами обрабатываемого материала и условиями операции.

Выбор режима обработки. Режимы устанавливают на основании нормативов режимов, но учитывая также требуемую точность обработки поверхности.

Конец главы


Глава 2 . Обработка связанных поверхностей


Связанными называются поверхности детали, которые соединены (связаны) координирующим размером или требованием расположения (соосностью, параллельностью, перпендикулярностью и т.д.).

Из часто встречающихся связок выделим следующие:

  1. связки крепежных отверстий

  2. соосные поверхности на деталях типа втулка (например, в оправах)

  3. отверстия, параллельные плоскости детали, типа стойка. Кронштейн, когда отверстие связывается с плоскостью координирующим размером и требованием параллельности

  4. два соосных отверстия, параллельных плоскости. Причем, разнообразные варианты, например, отверстия разного диаметра, ступенчатые и т.д. Это требует особого подхода при обработке.

Рассмотрим на примерах способы отработки этих связок.

  1. Отработка крепежных отверстий (КО)

КО используется для создания разъемного соединения (болтового, винтового и т.д.) см. рис.1.

Рис.1 Связка крепежных отверстий на кронштейне


Четыре координирующих размера – L, В, С и К имеют, чаще всего, точность , а отверстия по 12 квалитету. Такие связки обычно обрабатываются за одну операцию сверлением в кондукторе. Схема обработки показана на рис.2. Главная база – плоскость, от которой задан скрытый размер – перпендикулярность осей отверстий относительно этой плоскости. Размеры L и В внутрикомплексные, размеры С и К исходные, для них выполняется принцип совмещения баз.

Рис.2 Схема обработки крепежных отверстий




На рис.3 показан кондуктор, который в производстве имеет название кондуктор типа “книжка”: состоит из кондукторной плиты 1 с ножками 4, механизм закрепления содержит качалку 3, обеспечивающую направление усилия прижима по нормали к поверхности плиты.

В таких кондукторах можно сверлить отверстия по очереди на одном настольном станке (см. рис. Гл. 3) или обрабатывать головкой..


Для обработки головкой кондуктор ориентируют на столе станка. Надевают кондуктор на неподвижные сверла и опускают его на стол, а там устанавливают и крепят две призматические планки, по которым и будет устанавливаться кондуктор при обработке. Точность размеров детали зависит от точности соответствующих размеров кондуктора и точности инструмента


Рис.3 Схема кондуктора




Поэтому допуски на размеры кондуктора назначаются в два – три раза жестче чем на размеры детали, т.е. .

В общем случае суммарная погрешность отработки, например, по размеру С будет: