Сплавы цветных металлов 2 страница

Пример анализа конструктивной формы промежуточного вала редуктора и его размерного описания приведен ниже (см. рис. 2).

Вал не имеет исполнительных поверхностей, так как в соответ­ствии со служебным назначением относится к группе опорных (ба­зовых) деталей.

Вал имеет комплект основных баз, состоящих из двух цилиндри­ческих поверхностей шеек под подшипники (2 и 12), выполняющих в совокупности функцию двойной направляющей базы и плоскости торца (3), выполняющей функцию опорной базы. Комплект реализует схему неполного базирования, лишая вал пяти степеней свободы. Размеры и технические требования комплекта основных баз определены чертежными размерами (перечислить соответствующие размеры).

Вал имеет четыре комплекта вспомогательных баз:

1) для установки шестерни – комплект состоит из цилиндрической поверх­ности (4), выполняющей функцию двойной направляющей базы, и плоскости торца (6), выполняющего функцию опорной базы и лишает шестерню пяти степеней свободы;

2) для установки зубчатого колеса – комплект состоит из цилиндрической поверхности (9), выполняющей функцию двойной направляю­щей базы, и плоскости торца (8), выполняющей функцию опорной базы, и лишает коле­со пяти степеней свободы;

3) для установки шпонки шестерни – комплект состоит из плоскости дна шпоночной канавки (5), выполняющей функцию установочной базы, боковой плоскости канавки, выполняющей функцию направляющей базы, и цилиндрической поверхности закругления шпоночной канавки, выполняющей функцию опорной базы и лишает шпонку всех шести степеней свободы;

4) для установки шпонки зубчатого колеса – комплект состоит из плоско­сти дна шпоночной канавки (10), выполняющей функцию ус­тановочной базы; боковой плоскости, выполняющей функцию направляющей базы, и цилиндрической поверхности закругле­ния шпоночной канавки, выполняющей функцию опорной базы и лишает шпонку зубчато­го колеса всех шести степеней свободы.

Размеры и технические требования четырех комплектов вспомо­гательных баз определены чертежными размерами (перечислить соответствующие размеры).

Вал имеет четыре свободных поверхности: одну цилиндрическую (7) и три торцевых (1, 11, 13). Размеры свободных поверхностей определены чертежными размерами … .

Размеры … и технические требования … определяют положения комплектов вспомогательных баз и свободных поверхностей относи­тельно основных баз.

Размеры … и технические требования … определяют положения комплектов вспомогательных баз относи­тельно друг друга.

Размеры … увязывают положение свободных поверхностей.

2.3. Анализ соответствия требований к точности
детали ее служебному назначению

Требования точности изготовления детали находят отражение в рабочем чертеже: в виде графического изображения и текстовой час­ти технических требований, расположенных над основной надпи­сью.

Рабочий чертеж должен давать полное представление о детали (конфигурации, размерах всех поверхностей, материале, технических требованиях, методе получения заготовки) и полностью соответство­вать стандартам ЕСКД на оформление чертежей (ГОСТ 2.109-68, 2.305-68, 2.307-68, 2.309-73). Если оформление не соответствует действующим стандартам или для понимания чертежа недостает проекций, видов, разрезов, технолог должен доработать чертеж: добавить необходимые проекции и виды, уточнить данные о материале и термической обработке, нанести обозначения допускае­мых отклонений шероховатости поверхности и других недостающих данных или исправить устаревшие обозначения.

В технических требованиях конструктор указывает все необходи­мые требования к готовому изделию, не изображенные графически и вытекающие из его служебного назначения.

Технические требования на изготовление детали могут содержать следующее:

– предельные отклонения размеров, не оговоренных чертежом;

– шероховатость поверхности;

– допустимые отклонения формы поверхностей (прямолинейно­сти, плоскостности, круглости, цилиндричности);

– допустимые отклонения взаимного расположения поверхнос­тей (параллельность, перпендикулярность, соосность, симмет­ричность, пресечение осей);

– суммарные допуски формы и расположения (радиального и торцевого биения; полного радиального и торцевого биения; формы заданного профиля, формы заданной поверхности);

– указания о требованиях к заготовке, виде термической обра­ботки и твердости рабочих поверхностей.

Для некоторых деталей могут быть заданы и другие дополнитель­ные требования, как-то: допустимая величина неуравновешенности, вид покрытия, контактная жесткость, герметичность стыков и др.

Рабочий чертеж детали обычно содержит ограниченное число технических требований, которые устанавливаются с учетом служеб­ного назначения детали и условий работы ее в сборочной единице.

Допуски формы и расположения поверхностей устанавливаются и обозначаются по СТ СЭВ 368-76, СТ СЭВ 636-77 и ГОСТ 2.308-79. Если погрешность формы в технических требованиях не оговарива­ется, то она допустима в пределах допуска на размер. При контроле шероховатости поверхностей детали необходимо учитывать соответ­ствие между требованиями точности и шероховатости.

Анализ технических требований производят исходя из служебного назначения детали в изделии и на основании ее чертежа. Устанавлива­ют (выявляют), в какой мере то или иное требование способствует лучшему выполнению деталью функционального и служебного назна­чения. При этом следует указать, что произойдет, если не будут вы­держаны заданные чертежом технические требования. Необходимо также указать, каким образом в процессе обработки детали могут быть выполнены заданные технические требования, и каким методом проверки предполагается контролировать выполнение указанных требований.

Проводя анализ чертежа конкретной детали и технических требо­ваний на ее изготовление, необходимо выявить наиболее ответствен­ные поверхности и размеры. Они характеризуются наиболее жестки­ми требованиями к шероховатости поверхности, точности размеров и формы.

Деталь – составная часть сборочной единицы (изделия), многие ее размеры являются звеньями сборочных размерных цепей или ока­зывают влияние на качество сопряжения и взаимное расположение сопрягаемых деталей. Поэтому необходимо изучить назначение дета­ли в узле и влияние ее параметров на качество собранного изделия, ознакомиться с чертежом сборочной единицы, изучить принцип ее ра­боты и технические требования на сборку. Если на сборочном чертеже отсутствуют присоединительные размеры и размер сопряжений, то технолог должен, зная служебное назначение сборочной единицы, принцип работы, эксплуатационные и точностные характеристики, проставить их самостоятельно. При этом можно воспользоваться ин­формацией из чертежей деталей, входящих в анализируемую сбороч­ную единицу и контактирующих с изучаемой деталью.

Анализ соответствия требований точности детали ее служебному назначению рекомендуется выполнять в такой последо­вательности:

1. Рассмотреть предъявляемые требования к заготовке, термичес­кой обработке ее, к твердости рабочих поверхностей с учетом назначения и условий работы детали в сборочной единице.

2. Выявить размеры детали, имеющие наиболее жесткие допуски, и установить соответствие их служебному назначению исходя из условий эксплуатации детали.

3. Проверить, какие имеются в технических требованиях ограни­чения по отклонениям формы и взаимного расположения по­верхностей, суммарные допуски формы и расположения. Дать обоснования необходимости их выполнения на основе анализа чертежа сборочной единицы и условий работы детали.

4. Проверить, соответствует ли заданная конструктором шерохо­ватость поверхностей требуемой точности обработки или слу­жебному назначению поверхности детали в сборочной едини­це. Завышенные требования к точности и шероховатости приводят к усложнению технологического процесса и повыше­нию трудоемкости обработки. Резкое повышение трудоемкости обработки детали происходит при точности наружных поверх­ностей выше 5-го квалитета и значений шероховатости меньше Rа 0,63 мкм, а отверстий – выше 6-го квалитета и значений шероховатости меньше Ra 2,5 мкм.

Результаты анализа технических требований чертежа конкретной детали выявляют технологические задачи; определяют методы окон­чательной обработки поверхностей и дают представление о маршру­те обработки элементарной поверхности, предопределяют схему ба­зирования и обработки всей детали, а также выбор методов контроля заданных требований.

Результаты анализа технолог использует при разработке техноло­гии обработки детали и определяет, каки­ми технологическими приемами можно обеспечить выполнение каждого требования точности размеров, шероховатости и твердости поверхнос­ти. На основе проведенного таким образом анализа требований чер­тежа представляется возможность более правильно решить вопрос о выборе поверхностей заготовки, используемых в качестве технологи­ческих баз, определить методы и последовательность обработки по­верхностей, а также и способы контроля заданных требований.

3. ОБОСНОВАНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА

Тип производства, согласно ГОСТ 3.1108-74, характеризуется ко­эффициентом закрепления операций за одним рабочим местом или единицей оборудования

,

где Q – число различных операций, выполняемых за месяц на участ­ке; P_M – число рабочих мест, на которых выполняются данные опе­рации.

Различным типам производства соответствуют следующие значе­ния коэффициентов закрепления операций:

Тип производства
Массовое	1-2
Серийное:
крупносерийное	Св. 2 до 10
среднесерийное	Св. 10 до 20
мелкосерийное	Св. 20 до 40
Единичное	Св. 40

В проектных условиях можно полагать, что определяет число операций такой же трудоемкости, как и рассматриваемая, которые можно было бы закрепить за одним рабочим местом для его полной загрузки в течение месяца. Тогда коэффициент закрепления опера­ций определяется выражением

,

где – такт выпуска; – штучное время на операцию (ориен­тировочное);

,

где F – номинальный годовой фонд времени (при односменной ра­боте F = 2070 ч); m – принятое число смен в сутки; – коэффици­ент использования оборудования, = 0,9...0,98; N – годовая про­грамма выпуска деталей с учетом запасных частей.

Ориентировочное штучное время для главных операций проекти­руемого ТП проще всего определить по деталям-аналогам, ТП изго­товления которых уже спроектированы и внедрены, или по формулам для приближенного определения основного времени обработки поверхности [2].

Для серий­ного производства рассчитывается величина партии деталей. Коли­чество деталей в партии можно определить упрощенно по следую­щей формуле

,

где n – количество деталей в партии; i – число дней, на которое не­обходимо иметь запас деталей на складе; Ф – число рабочих дней в году.

Для предварительного определения типа производства можно использовать годовой объем выпуска и массу детали (табл. 1).

Таблица 1

Зависимость типа производства от объема выпуска, шт., и массы детали

Масса детали, кг	Тип производства
Единичное	Мелкосерийное	Средне-серийное	Крупносерийное	Массовое
< 1,0	< 10	10 – 2000	1500 – 100000	75000 – 200000
1,0 – 2,5	< 10	10 – 2000	1000 – 50000	50000 – 100000
2,5 – 5,0	< 10	10 – 500	500 – 35000	35000 – 75000
5,0 – 10	< 10	10 – 300	300 – 25000	25000 – 50000
>10	< 10	10 – 200	200 – 10000	10000 – 25000

С целью более объективного подхода к обоснованию типа произ­водства следует четко представлять их особенности, которые заключаются в следующем. Так, единичное производство характеризуется широкой номенкла­турой изготовляемых изделий и малым объемом их выпуска. Еди­ничное производство универсально, т.е. охватывает разнообразные типы изделий, поэтому оно должно быть гибким, с применением универсального оборудования, а также стандартного режущего и из­мерительного инструмента. Технологический процесс изготовления детали при этом типе производства имеет уплотненный характер, т.е. на одном станке выполняются несколько операций или полная обработка всей детали. Применение специальных приспособлений в единичном производстве экономически нецелесообразно, их исполь­зуют только в исключительных случаях. Себестоимость выпускаемого изделия при единичном производстве сравнительно высокая.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклату­рой изделий, изготовляемых периодически повторяющимися партия­ми, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства. При серийном производстве используются универсаль­ные станки, чаще станки с ЧПУ, а также станки-полуавтоматы, осна­щенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборными приспособлениями, часто с механизированным приводом зажима, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготов­ления изделия. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т.е. рас­членен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на определенных станках. При серийном производстве обычно приме­няют универсальные, специализированные, агрегатные и другие ме­таллорежущие станки. При выборе технологического оборудования специального или специализированного станочного приспособления и вспомогательного инструмента необходимо производить расчет зат­рат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

Массовое производство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного периода времени. При массовом произ­водстве технологические процессы разрабатываются подробно и хо­рошо оснащаются, что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость, а следовательно, и более низкую, чем при серийном производстве, себестоимость из­делий. При массовом производстве возможно более широко приме­нять механизацию и автоматизацию производственных процессов, использовать дифференцирование технологического процесса на элементарные операции, применять быстродействующие специаль­ные приспособления, режущий и измерительный инструмент.

4. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ

Технологичность – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объеме выпуска и условиях выполнения работ.

Каждая деталь должна изготовляться с минимальными трудовы­ми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в зна­чительной степени правильным выбором варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, примене­ния оптимальных режимов обработки и правильной подготовки про­изводства. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция и технические требования на изготовление.

Производственная технологичность конструкции детали – это степень ее соответствия требованиям наиболее производительного и экономичного изготовления. Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления, тем более технологичной является конструкция детали.

При отработке на технологичность конструкции детали необхо­димо производить оценку в процессе ее конструирования.

Требования к технологичности конструкции детали следующие:

• конструкция детали должна состоять из стандартных и унифи­цированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;

• детали должны изготовляться из стандартных и унифициро­ванных заготовок или заготовок, полученных рациональным способом;

• размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные степень точности и шероховатость;

• физико-химические и механические свойства материала, жест­кость детали, ее форма и размеры должны соответствовать тре­бованиям технологии изготовления, желательно наличие удобных базирующих поверхностей, обеспечивающих возможность совмещения и постоянства баз;

• показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) де­тали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;

• конструкция детали должна обеспечивать возможность приме­нения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления;

• конструкция детали должна предусматривать возможность свободного подвода и вывода режущего инструмента при обработке, удобство контроля точностных параметров изделия;

• соответствие формы дна отверстия форме конца стандартного инструмента для его обработки (сверла, зенкера, развертки).

При оценке технологичности конструкции детали необходимо:

- рассчитать показатели технологичности конструкции;

- разработать рекомендации по улучшению показателей техно­логичности;

- обеспечить технологичность конструкции детали путем внесе­ния изменений.

Оценку технологичности конструкции детали производят по ка­чественным и количественным показателям.

Качественная оценка технологичности конструкции детали опи­сывается словами «хорошо – плохо», «допустимо – недопустимо», «рекомендуется – не рекомендуется» и т. д., а количественная оценка характеризуется показателями техно­логичности и проводится по усмотрению разработчика.

К основным показателям количественной оценки относятся суммарная трудоемкость (сумма штучного времени по всем операциям ТП) и технологическая себестоимость изготовления детали, материалоемкость и энергоемкость изделия.

Для количественной оценки технологичности конструкции дета­ли применяют следующие коэффициенты:

• коэффициент унификации конструктивных элементов детали

,

где – число унифицированных элементов детали, шт.; – об­щее число конструктивных элементов детали, шт.

• коэффициент использования материала

,

где – масса детали по чертежу, кг; – масса материала заготовки с неизбежными технологическими потерями, кг.

• коэффициент точности обработки детали

,

где – число размеров необоснованной степени точности обра­ботки;
– общее число размеров, подлежащих обработке.

• коэффициент шероховатости поверхностей детали

,

где – число поверхностей детали необоснованной шероховатос­ти, шт.; – общее число поверхностей детали, подлежащих обра­ботке, шт.

Конструктивная и технологическая преемственность является од­ним из главных принципов наиболее целесообразной подготовки производства. Применение этого принципа позволяет максимально использовать все лучшее, что создано в процессе научно-исследова­тельских, опытно-конструкторских и технологических разработок, освоено в производственных условиях и всесторонне проверено в эк­сплуатации.

Отработка конструкции изделия на технологичность должна обеспечивать решение следующих основных задач: снижение трудо­емкости и себестоимости изготовления, снижение расхода материала и топливно-энергетических ресурсов.

Повышение технологичности конструкции изделия предусматрива­ет проведение следующих мероприятий:

1) создание конфигурации деталей и подбор их материалов, по­зволяющих применение наиболее совершенных исходных заго­товок, сокращающих объем механической обработки;

2) важным резервом повышения производительности обработки является изменение и упрощение конфигурации деталей с це­лью унификации режущего инструмента и создания более бла­гоприятных условий его работы, а также для облегчения и уменьшения объема механической обработки;

3) простановка размеров в чертежах с учетом требований их меха­нической обработки и сборки, позволяющая выполнить обра­ботку по принципу автоматического получения размеров на настроенных станках и обеспечивать совмещение конструктор­ских, измерительных и технологических баз.

При простановке размеров на детали, имеющей как обрабо­танные, так и необработанные поверхности, особенно важно учи­тывать последовательность образования отдельных поверхностей заготовок. Черные необработанные поверхности появляются на заготовке раньше обработанных, поэтому система всех необрабо­танных поверхностей должна быть связана соответствующими размерами. При первой операции механической обработки одна из необработанных поверхностей используется в качестве черно­вой базы, и от нее проставляется размер до обрабатываемой по­верхности, которая в процессе дальнейших операций механичес­кой обработки обычно является базирующей.

При обработке остальных поверхностей выдерживаются раз­меры от первой обработанной поверхности, обычно служащей технологической базой, или в случае смены технологических баз – от одной из ранее обработанных поверхностей, используе­мых в процессе данной операции в качестве технологической базы.

Следовательно, при проектировании детали необходимо связать размерами все необработанные поверхности, затем проставить размер между одной из необработанных поверхнос­тей, используемой в качестве черновой базы, и обрабатываемой поверхностью, которая в дальнейшем будет служить технологи­ческой базой при обработке остальных поверхностей детали. Остальные размеры должны связать между собой обработан­ные поверхности.

Целесообразная последовательность операций обработки отдельных поверхностей должна учитываться не только при простановке размеров на детали, имеющей необработанные поверхности, но также должна приниматься во внимание и при проектировании деталей, участки которых значительно отлича­ются по точности и шероховатости, а следовательно, изготов­ляются различными видами обработки;

4) упрощение конфигурации отдельных деталей, предельно возможное расширение допусков на изготовление и снижение требований к шероховатости обрабатываемых поверхностей с целью уменьшения объема и облегчения механической обработки;

5) создание конфигурации деталей, позволяющей применение наиболее совершенных и производительных методов механической обработки (многорезцовым, фасонным и многолезвийным инструментом, накатывание и вихревое нарезание резьбы);

6) проведение нормализации и унификации деталей и СЕ, являющихся предпосылками типизации ТП, унификации режущего и мерительного инструмента, а также внедрения групповой обработки;

7) если в конструкции изделия предусмотрены отверстия, необходимо учитывать следующее:

– по возможности они должны быть сквозными;

– производительная обработка отверстий сверлением в значительной степени определяется нормальными условиями врезания и выхода сверла;

– соосносные отверстия будут более технологичны, если их диаметры будут уменьшаться постепенно;

– глухие отверстия с резьбой должны иметь канавки для выхода инструмента или в них должен быть предусмотрен сбег резьбы;

– следует избегать наклонного расположения осей отверстий;

8) обрабатываемые плоскости не рекомендуется делать сплошными. Обрабатываемые плоскости следует располагать на одном уровне;

9) технологичность конструкции заготовок деталей предусматривает не только максимальную рационализацию механической обработки, но и упрощение процессов изготовления самих заготовок.

Литые заготовки должны удовлетворять следующим требованиям:

а) толщина стенок отливок должна быть по возможности одинаковой, без резких переходов тонкостенных частей в толстостенные;

б) форма заготовки должна предусматривать простой, без затруднения разъем модели;

в) поверхности отливок, расположенные перпендикулярно плоско­сти разъема, должны иметь конструктивные литейные уклоны.

На чертежах штамповок должно быть предусмотрено:

а) отсутствие резких переходов в поперечных сечениях и усиление
сечений в изгибах;

б) выполнение переходов от одного сечения к другому по дугам
относительно больших размеров;

в) закругление острых ребер;

г) штамповочные уклоны.

Из вышесказанного следует, что понятие технологичности конст­рукции, по существу, не может быть абсолютным, оно меняется вме­сте с развитием производства и технологии, и для разных типов про­изводства и даже для различных по характеру и уровню технологии предприятий, принадлежащих к одному типу производства (наличие парка станков с ЧПУ), это понятие неодинаково.

5. УНИФИКАЦИЯ И ТИПИЗАЦИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Эффективное применение гибких автоматизированных произ­водств (ГАП) и инструментально-производственных комплексов (ИПК) в единичном и серийном производствах зависит главным об­разом от устойчивости (стабильности) производственного процесса. Продукция машиностроительных и приборостроительных заводов характеризуется сменой изделий, большим числом конструкторских и технологических решений, небольшими масштабами выпуска, многооперационностью технологии. Даже при установившейся спе­циализации предприятия на выпуске продукции одного, определен­ного вида регулярность изготовления деталей различна и разнооб­разна.

Однако положение существенно меняется, если от отдельных наименований деталей перейти к группам конструктивно и техноло­гически подобных деталей различных изделий. Регулярность произ­водства таких групп значительно выше, производственный процесс их изготовления становится устойчивым по времени и может рас­сматриваться как объект комплексной автоматизации. Такой подход к ТП производства в условиях единичного и серий­ного выпуска продукции сегодня является общепринятым в отече­ственной и мировой практике и соответствует современной концеп­ции построения и эксплуатации производственных систем.

Под типизацией понимается процесс разработки ТП на изготов­ление типовых деталей и целых приборов, отражающих наиболее пере­довой опыт и достижения науки и техники.

Разработанные типовые техпроцессы обработки однотипных де­талей определяют маршрут типовых операций, ориентируясь на которые заводской технолог может разработать конкретный ТП с учетом име­ющегося оборудования, инструментов, способов производства заго­товок и пр.

Типовой ТП обычно составляется на наиболее сложную деталь определенного класса или группы. Кроме типовых ТП обработки деталей различных классов, разра­ботаны ТП обработки сложных поверхностей.

Для повышения производительности труда применяется метод групповой обработки, который положен в основу группового произ­водства, а в дальнейшем – ГАП.

Групповое производство – это прогрессивная в технико-экономи­ческом отношении форма организации дискретных (прерывных) производственных процессов, экономико-организационной основой которого является подетальная (предметная) специали­зация участков и цехов, а технологической составляющей – унифи­цированная групповая (типовая) форма организации технологичес­ких процессов.

Как показали исследования и практика работы многих объедине­ний и предприятий, групповое производство, формирующееся на ос­нове классификации изделий, унификации и подетально групповой специализации производственных систем, в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства помогает в наиболее пол­ной мере учесть и реализовать характерные для массового производ­ства принципы рациональной организации производственного про­цесса.