Разработка нового перспективного технологического процесса по обработке детали “втулка”

       Производим  анализ технологичности конструкции  детали “втулка”.

1. Определяем коэффициент унификации конструктивных элементов:

                                                           ,                                                 (2.2)

где Q_уэ – число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов;

       Q_э – число типоразмеров конструктивных элементов в изделии.

По рекомендации ЕСТПП  . 

2. Определяем  коэффициент точности обработки:

                                                             ,                                             (2.3)

                                                           ,                                           (2.4) где А_ср – средний квалитет точности обработки;

      А – квалитет точности обработки;

       n_i – число размеров соответствующего квалитета.

0,86 > 0,5 

3. Определяем коэффициент шероховатости:

                                                                ,                                             (2.5)

                                                              ,                                       (2.6) где Б_ср – средняя величина коэффициента приведения;

       Б – величина коэффициента приведения;

       - число поверхностей соответствующего параметра шероховатости.

0,17 > 0,16

Изделие относится к средней точности. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       3. Выбор аналога технологического процесса

       В заводских условиях деталь “втулка” обрабатывается по типовой технологии, которая включает в себя основные этапы.

1. Заготовка, как правило, изготавливается из круглого проката. Затем заготовка-круг обрабатывается на токарных универсальных станках или автоматах с оставлением припусков на всех поверхностях для окончательной обработки детали. В связи с тем, что перепад поверхностей точения значительный, то технологический процесс не обеспечивает высокого КИМ.
2. Окончательная обработка выполняется в основном на станках универсальных с наличием большого числа операций токарных,  отделочных и специальных (покрытие, контроль герметичности и т.д.).
3. Наличие большого количества поверхностей для контроля требует необходимости изготовления и применения специальных измерительных инструментов: калибров, скоб, пробок и т.д.

 

       К основным недостаткам базового технологического процесса можно отнести следующее:

1. низкий коэффициент использования материала (около 0,2 – 0,3);
2. большая дифференциация операций;
3. использование непрогрессивного технологического                  оборудования;
4. контрольные операции занимают значительную часть времени;
5. доминирует влияние человеческого фактора.

 
 
 
 
 
 
 

       4 Разработка и обоснование технологического  процесса 

                   изготовления детали

       4.1 Выбор рациональных методов обработки  поверхностей 

                заготовки

       Деталь  “втулка” представляет собой деталь типа вал – ступенчатый с разными перепадами диаметров. В настоящее время разработаны типовые технологические процессы механической обработки валов на основе разновидности их в разных типах производства.

       Деталь  относится к средней точности. Масса заготовки 0,303 кг. Габариты составляют 44 х 25,5 х 24 мм. Самый точный размер – диаметр 34,7 мм с допуском 0,1 мм. Требуемую точность можно получить на универсальном токарном оборудовании. Все поверхности детали и методы их обработки сведены в таблицу 2.6. 

Таблица 2.6 - Методы обработки поверхностей

Вид поверхности	Метод обработки	Квалитет точности	Шероховатость поверхности
Наружный  и внутренний диаметры	Точение, растачивание	14 - 11	Ra 3,2 – 0,8

 

       4.2 Разработка маршрутного технологического  процесса 

       Принятые  методы обработки поверхностей заготовки  являются исходными данными для  разработки маршрута обработки заготовки  в целом.

Так как  невозможно полностью обработать заготовку  на одном станке, то возникает необходимость  дифференциации обработки на ряд  операций. При построении маршрута необходимо синтезировать обработку  по группам оборудования (токарная, фрезерная, сверлильная и др.), разделяя обработку на черновую и чистовую. Причиной дифференциации технологического процесса являются, также, чередование видов механической обработки и прерывание её другими видами воздействия на заготовку – технический межоперационный контроль.

       При формировании маршрута обработки заготовки  необходимо руководствоваться целым  рядом технологических принципов.

1. В первые операции необходимо объединить энергоёмкие переходы, связанные с удалением наибольшего припуска. В целях уменьшения влияния внутренних напряжений целесообразно на этой стадии произвести обработку всех наружных поверхностей заготовки. В результате этого произойдет перераспределение остаточных напряжений в заготовке, сопровождаемое её деформацией и возникновением соответствующих погрешностей формы заготовки.
2. При формировании операции необходимо учитывать возможность объединения  тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.
3. Объединение черновых и чистовых переходов в одной операции нежелательно.
4. Каждая последующая операция, как правило, должна уменьшать погрешности и повышать качество получаемой поверхности.
5. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами при выполнении последующих операций.
6. Необходимо стремиться к формированию операций одинаковых или кратных по трудоёмкости.
7. Обработку особо сложных или ответственных поверхностей желательно выделить в самостоятельную операцию.
8. Обработку поверхностей с повышенными требованиями к их взаимному расположению, следует производить в одной операции и выполнять с одного установа.
9. Наиболее ответственные переходы или операции, связанные с достижением большой точности, следует выполнять в конце технологического процесса. Здесь же необходимо производить обработку легкодеформируемых поверхностей.

       В крупносерийном производстве применяют в основном станки с ЧПУ, обрабатывающие центры, револьверные станки, модули.

       На  основании выше указанных принципов  получаем два варианта технологического процесса, которые различаются типом  применяемого оборудования (универсальное и с ПУ). В качестве окончательного принимаем тот вариант, который обеспечит более высокие технические и экономические показатели. Критерием сравнения выбирается, например, технологическая себестоимость операции механической обработки:

1. Технологическая  себестоимость операции механической  обработки на универсальном оборудовании:

 коп/ч,

где - часовые приведенные затраты, коп./ч;

      - штучно-калькуляционное время на операцию, мин;

      = коэффициент;

      = 1,3.

2. Технологическая  себестоимость операции механической  обработки на оборудовании с  ЧПУ:

 коп/ч.

Окончательный вариант технологического процесса представлен в

таблице 2.7. 

Таблица 2.7 - Вариант последовательности технологического процесса

№ операции	Наименование  операции	Вид обработки	Оборудование
020	Токарная с  ЧПУ	Удаление наибольшего  припуска; подготовка  чистовых технологических баз	Станок токарный Haas SL-10.
025	Токарная с  ЧПУ	Удаление наибольшего  припуска; подготовка  чистовых технологических баз	Станок токарный Haas SL-10.
030	Токарная с  ЧПУ	Чистовая обработка	Станок токарный Haas SL-10.
035	Программно-комбинированная	Обработка поверхностей с повышенными  требованиями к их взаимному расположению	Обрабатыва-ющий центр Leadwell V30
040	Токарная с  ЧПУ	Наиболее ответственные  переходы	Станок токарный Haas SL-10.

 

       4.3 Обоснование выбора технологических  баз

       Деталь  “втулка” представляет собой вал - тело вращения. Его обработка осуществляется на токарном оборудовании.

При выборе технологических баз необходимо соблюдать ряд принципов.

1. Выбирать такую схему базирования, которая обеспечит наименьшую погрешность установки.
2. Соблюдать принцип совмещения баз – совмещать конструкторскую, технологическую и измерительную базы.
3. Стремиться к соблюдению принципа постоянства баз – на различных операциях механообработки использовать одни и те же базы (поверхности) обрабатываемой детали.
4. Нельзя использовать дважды (и более) в качестве баз «черные» (необработанные) поверхности заготовки.

       На  токарных операциях обработка детали “втулка” производится на станке с ЧПУ Haas SL-10. Заготовка зажимается в трёхкулачковом патроне. На первых операциях идет подготовка технологических баз под последующую обработку. Здесь заготовка базируется по необработанным наружным цилиндрическим поверхностям и торцам фланца. На последующих чистовых токарных операциях в качестве технологических баз используются обработанные наружный диаметр и торец фланца. 

       Обработка сквозных отверстий производится на обрабатывающем центре Leadwell V30. В качестве направляющей базы используется средний диаметр фланца, в качестве установочной базы – торец фланца. На данной операции указанный способ базирования позволяет за один установ обработать все необходимые поверхности детали.  

       4.4 Разработка технологических операций

       Обработка всех поверхностей детали “втулка” осуществляется на станках с ЧПУ в виду того, что деталь содержит достаточно большое количество обрабатываемых поверхностей. Так как невозможно полностью обработать заготовку на одном станке, то возникает необходимость дифференциации обработки на ряд операций. В первые операции необходимо объединить энергоёмкие переходы, связанные с удалением наибольшего припуска. В целях уменьшения влияния внутренних напряжений целесообразно на этой стадии произвести обработку всех наружных поверхностей заготовки. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, которые будут служить технологическими базами при выполнении последующих операций. Отделочные операции следует выносить к концу технологического процесса обработки. При формировании операции необходимо учитывать возможность объединения  тех переходов, которые могут быть выполнены на одном станке.

Обработка детали осуществляется на станках Haas SL-10 и Leadwell V30 с числовым программным управлением. Инструментальный магазин рассчитан на 12 и 10 инструментов соответственно. Здесь необходимо учитывать целесообразность концентрации операций. Благодаря концентрации операций достигается сокращение времени на обработку (за счет уменьшения вспомогательного времени), повышается точность обработки за счет использования единых технологических баз.