Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Разработка технологического процесса включает следующие этапы:

1) ознакомление со служебным назначением изделия;

2) изучение и критический анализ технических требований и раз­личных норм (точности, производительности, КПД, расхода горючего), определяющих служебное назначение изделия;

3) ознакомление с намечаемым количественным выпуском изделия в единицу времени и общим количеством выпуска по неизменяемым чер­тежам;

4) изучение рабочих чертежей изделия и их критический анализ с точки зрения возможности выполнения изделием его служебного назна­чения, намечаемых конструктором способов получения точности, тре­буемой служебным назначением, выявления и исправления допущенных ошибок;

5) разработка технологического процесса последовательности об­щей сборки изделия, обеспечивающего возможность выполнения им служебного назначения, и выявление требований технологии общей сборки к конструкции изделия, сборочным единицам и деталям;

6) анализ служебного назначения сборочных единиц и разработка последовательности технологического процесса сборки сборочных еди­ниц, их регулировки и испытания; выявление требований технологии сборки к деталям, составляющим сборочные единицы, и к конструкции сборочных единиц;

7) изучение служебного назначения деталей, критический анализ технических требований и требований к деталям со стороны технологии, выявление требований к конструкции деталей;

8) выбор наиболее экономичного технологического процесса полу­чения заготовок с учетом требований служебного назначения деталей и намечаемого количественного выпуска в единицу времени и по неизме­няемым чертежам;

9) разработка наиболее экономичного технологического процесса изготовления деталей при намеченном количестве выпуска в единицу времени и по неизменяемым чертежам; внесение коррективов в техноло­гические процессы и, если необходимо, в конструкцию деталей;

10) планировка оборудования и рабочих мест, подсчет загрузки и внесение необходимых корректив в технологический процесс;

11) проектирование и изготовление инструмента, технологической оснастки и ; опробование их и внедрение в производство;

12) внесение в технологический процесс всех корректив для исправ­ления ошибок и недочетов, обнаруженных во время внедрения техноло­гических процессов в производство.

Изучение служебного назначения изделия. Перед началом разра­ботки технологического процесса технологу необходимо детально изу­чить и понять служебное назначение изделия, намечаемого к изготовле­нию. Изучение формулировки служебного назначения изделия должно сопровождаться его критическим анализом с целью установления - на­сколько полно отражена задача, под решение которой создается изделие.

Первоначально служебное назначение изделия формулируется за­казчиком при разработке технологического процесса изготовления про­дукции с помощью этого изделия и уточняется при оформлении заказа на проектирование изделия. Для конструктора формулировка служебного назначения изделия является исходным документом, который впоследст­вии прилагается к чертежам изделия. Со стороны технолога, приступаю­щего к разработке технологии изготовления изделия и являющегося ли­цом, ответственным за сдачу готового изделия заказчику, помимо изуче­ния требуется критическая оценка формулировки служебного назначения изделия.

Необходимость в критической оценке объясняется важностью того обстоятельства, что задачи, которые должны быть решены с помощью создаваемого изделия, должны быть определены правильно. Если ошиб­ки или неточности, допущенные при конструировании и изготовлении изделия еще как-то могут быть устранены, то ошибки в определении служебного назначения в его основном замысле не поддаются исправле­нию и нередко ведут к неполноценности или негодности конструкции. На практике нередки случаи, когда уточнения служебного назначения изде­лия на стадии проектирования технологического процесса требовали зна­чительных конструктивных доработок, что способствовало повышению качества изделия.

Анализ технических требований и норм точности. Технические требования и нормы точности являются результатом преобразования ка­чественных и количественных показателей служебного назначения изде­лия в показатели размерных связей его исполнительных поверхностей. Так как технические требования и нормы точности являются отражением служебного назначения изделия, то. приступая к разработке технологиче­ского процесса, необходимо глубоко понимать смысл тех требований, которые предъявляются к качеству изготовляемого изделия, и иметь уве­ренность в том, что они разработаны правильно.

Разработка технических требований и норм точности на создаваемое изделие является сложной задачей. Нередки случаи, когда конструкторы задают технические требования в неявном виде. Технологам в таких слу­чаях приходится уточнять и даже дополнять недостающие технические требования или переводить на язык цифр условия, заданные лишь на ка­чественном уровне.

Анализ соответствия технических требований и норм точности слу­жебному назначению изделия основывается: на теоретических исследо­ваниях физической сущности явлений, сопутствующих работе изделия: на проведении экспериментов на опытных образцах, макетах или первых экземплярах изделия; на изучении опыта эксплуатации изделия анало­гичного типа; на основании опыта, которым обладает технолог, выпол­няющий анализ.

Сформулированные технологом предложения по уточнению как служебного назначения, так и технических требований должны быть до­ведены до сведения конструктора и заказчика.

Анализ соответствия норм точности и технических требований слу­жебному назначению изделия, так же, как и разработка их при конструи­ровании, предполагает решение прямой задачи. Только переходя от слу­жебного назначения изделия к техническим требованиям и нормам точ­ности, можно понять логику их разработки и установить правильность и достаточность. Поэтому технолог, как и конструктор, должен владеть методом разработки норм точности и технических требований к изделию.

Исходными данными для установления норм точности изделия мо­гут являться требования к качеству продукции, которую должно произ­водить изделие, производительности и долговечности изделия и др. В конечном счете соблюдение этих требований зависит от точности фор­мы, размеров, относительного положения и движения исполнительных поверхностей изделия, т. е. от точности размерных и кинематических свя­зей исполнительных поверхностей.

Намечаемый выпуск изделий. Перед разработкой технологическо­го процесса изготовления изделия необходимо знать: 1) намечаемый вы­пуск изделий в единицу времени (в год, квартал, месяц); 2) общее коли­чество изделий, намечаемых к изготовлению по неизменяемым чертежам, или календарный промежуток времени, в течение которого намечается выпуск изделий по данным чертежам.

Эти данные требуются для выбора наиболее экономичных вариан­тов технологических процессов, видов оборудования, инструмента, объ­ектов технологической оснастки, организации технологического процес­са, степени его механизации и автоматизации.

В процессе разработки технологического процесса нередко прихо­дится несколько изменять намечаемый выпуск изделий в единицу време­ни в ту или иную сторону. Объясняется это тем, что при намеченном вы­пуске часть оборудования может остаться недоиспользованной вследст­вие его некомплектности, что снижает основные технико-экономические показатели.

Исходными данными для проектирования технологического процесса являются:

а) рабочий чертеж обрабатываемой заготовки совсеми необходимыми техническими условиями;

б) чертеж сборочной единицы, в которую входит обрабатываемая заготовка;

в) производственная программа выпуска деталей;

г) данные об оборудовании в виде паспортов станков и плана их расположения в цехе и каталог выпускаемого оборудования.

Кроме того, необходимо иметь справочные материалы: нормативы операционных припусков и допусков, каталоги режущего, измерительного и вспомогательного инструментов, стандарты сортамента материалов, нормативы режимов резания, нормативы вспомогательного, подготовительно-заключительного времени и времени обслуживания рабочего места. Большая программа позволяет применить высокопроизводительное оборудование, многошпиндельные и агрегатные станки, полуавтоматы и автоматы, автоматизировать процессы,

Технологический процесс разрабатывают в определенной последовательности (ГОСТ 14.301-73).

1. Определяют тип производства такт выпуска или размер партии, вид заготовки.

2. Устанавливают рациональную последовательность обработки - технологический маршрут.

3. Выбирают станки для отдельных операций.

4. Определяют способ установки (базирование) и закрепления заготовки на каждой операции и уточняют порядок операций.

5. Операцию разбивают на переходы и ходы, устанавливают межоперационные припуски и допуски.

6. Определяют размеры заготовки.

7. Выбирают приспособления и намечают принципиальные схемы специальных приспособлений.

8. Подбирают тип и размер инструмента и разрабатывают конструктивные эскизы специальных инструментов.

9. Устанавливают режимы резания для всехпереходов.

10.. Осуществляют техническое нормирование и устанавливают профессию и разряд работы.

11. Производят сравнительные экономические расчеты, если намечено несколько возможных вариантов обработки.

12. Оформляют документацию технологических процессов механической обработки.

13. Разрабатывают организацию производственных участков, включая их планировку и внутрицеховой транспорт.

Разработка технологических процессов является одним из важнейших этапов подготовки производства, так как от нее в значительной степени зависят качество продукции, трудоемкость и экономичность производства, а также быстрота освоения производства. При разработке технологических процессов следует стремиться к сокращению числа операций, так как это уменьшает потребность в станках, рабочих, производственной площади, межоперационной транспортировке и понижает себестоимость изготовления детали. Производительность операции повышают, уменьшая число переходов путем применения многошпиндельных наладок; минимальное число ходов снижает основное время вследствие использования точных заготовок.

1.8.2. Концентрация и дифференциация операций

Проектирование технологических процессов обработки резанием можно осуществлять методами концентрации и дифференциации. Первый метод характеризуется объединением нескольких технологических переходов в одну сложную операцию, выполняемую на одном станке. Концентрация операций ведется двумя способами: одновременной обработкой нескольких поверхностей набором инструментов, например обработка на многорезцовом токарном или на многошпиндельном сверлильном станках, и последовательной обработкой нескольких поверхностей на одном станке, например на револьверном. Концентрация операций сокращает трудоемкость обработки, уменьшает число станков и производственную площадь, но одновременно увеличивает потребность в высококвалифицированных наладчиках и требует применения более сложных станков. Применение многоинструментных станков экономично при большом выпуске деталей.

Метод дифференциации операций характеризуется расчленением технологического процесса обработки резанием на простые операции, выполняемые на большом числе простых станков (применяют при крупносерийном производстве при недостатке специального оборудования и отсутствии квалифицированных рабочих). Этот метод позволяет быстро перевести работу цеха или отделения на производство нового или измененного объекта, так как перенастройка простых станков проще, чем перенастройка сложных станков с большой концентрацией отдельных технологических переходов. Не следует считать дифференциацией разделение процесса на несколько операций, вызванное требованием высокой точности или малой шероховатостью поверхности. Существует ряд переходов, которые нецелесообразно объединять с другими на одном станке, так как это может привести к понижению точности и увеличению шероховатости поверхности. На машиностроительных заводах часто сочетают оба принципа. Например, при обработке коленчатых валов наряду с применением специальных станков для обработки коренных или шатунных шеек применяют станки, выполняющие одну операцию - предварительное или окончательное шлифование коренных или шатунных шеек.

1.8.3. Основы построения маршрутного технологического процесса

При обработке заготовки, как правило, осуществляется снятие основного припуска (черновая обработка), получение заданных размера формы и взаимного положения поверхностей заготовки, получение заданной шероховатости и качества поверхностного слоя (отделка и упрочнение). Методы обработки, оборудование, инструмент и приспособления не позволяют выполнить все поставленные задачи за один ход режущего инструмента При черновой обработке действующие силы и работа резания особенно велики; заготовки сильно нагреваются. При этих условиях получить точные размеры заготовки невозможно. Поэтому последовательность операций необходимо назначать исходя из некоторых соображений.

1. При черновой обработке снимаются наибольшие слои металла. Это позволяет сразу выявить дефекты заготовки. При снятии поверхностных слоев заготовка освобождается от внутренних напряжений, вызывающих деформации. При черновой обработке требуются значительные силы зажима, которые могут влиять на точность окончательно обработанной поверхности, если черновая обработка части заготовки будет производиться после чистовой обработки. Такие неблагоприятные условия создаются при обработке больших поверхностей фасонных заготовок. Для мелких заготовок черновую и окончательную обработку производят в одну операцию. Не следует опасаться перераспределения внутренних напряжений при обработке отдельных небольших поверхностей в фасонных заготовках.

2. Чистовые операции необходимо выполнять в конце обработки заготовки, так
как при этом уменьшается возможность повреждения уже обработанных
поверхностей.

3. При определении последовательности выполнения черновых и чистовых операций следует учитывать, что совмещение их на одних и тех же станках приводит к снижению точности обработки вследствие повышенного износа станка на черновых операциях.

4. В первую очередь следует обрабатывать поверхности, при удалении припуска с которых в наименьшей степени снижается жесткость заготовки; например, при обработке ступенчатых валов вначале обрабатывают ступени большого диаметра, а затем ступени меньшего диаметра

5. Поверхности с одинаковой точностью относительного расположения нужно обрабатывать в одной установке и одной позиции.

6. При использовании в технологическом процессе автоматических линий следует применять метод концентрации операций технологического процесса, т. е. одновременного выполнения большого числа переходов на каждой операции, и использовать комбинированные инструменты (ступенчатый зенкер, развертку и т. д.). Для получения автоматической линии небольшой протяженности станки располагают с двух сторон рольганга или зигзагообразно.

Операции обработки резанием необходимо увязывать с термическими, назначая отдельные операции после операций термической обработки, повышающих механические свойства металла (цементация, закалка). От вида термической обработки зависят межоперационные припуски. Их необходимо увеличивать, чтобы обеспечить меньшие отклонения от формы геометрической поверхности, нарушенной деформациями, вызванными термической обработкой.

1.8.4 Выбор оборудования

Выбор станка - одна из важных задач при проектировании технологического процесса обработки резанием. Для любой операции всегда можно подобрать соответствующий станок. Исключениями являются некоторые операции в массовом производстве, для которых экономически целесообразно изготовлять специальные станки. При проектировании технологических процессов серийного производства, где наряду со специальными используют и универсальные станки, выбор последних производят по следующим показателям:

1) вид обработки - токарная, фрезерная, сверлильная и т. п.;

2) точность и жесткость станка;

3) габаритные размеры станка (высота и расстояние между центрами, размеры стола);

4) мощность станка, частота вращения шпинделя подачи и т. п.;

5) цена станка.

При серийном производстве на одном станке, как правило, выполняют несколько различных операций, поэтому выбранный станок должен удовлетворять технологическим требованиям всех намеченных обработок. В массовом производстве каждый станок предназначен для выполнения одной операции и должен удовлетворять не только все требования данной обработки, но и обеспечивать заданную производительность. При выборе станка для массового производства, кроме указанных выше показателей, необходимо учитывать соответствие производительности станка такту выпуска деталей, обработанных на данном станке. Классификация станков по технологическим признакам предложена проф. А. И. Кашириным. По этой классификации станочное оборудование делится на станки широкого или общего назначения (универсальные), высокой производительности, специализированные, специальные. Станки широкого или общего назначения: предназначены для обработки заготовок в серийном и единичном производстве. Станки высокой производительности имеют ограниченные технологические возможности по сравнению с универсальными. Они более мощные и жесткие, чем станки первой группы, благодаря чему на них можно вести обработку на более высоких режимах резания. К ним относятся станки токарно-многорезцовые, круглошлифовальные, работающие методом поперечной подачи, беспентрово-шлифовальные, некоторые продольно-фрезерные, токарные автоматы и полуавтоматы. Эти станки предназначены для крупносерийного и массового производства и применяются также в серийном производстве. Специализированные станки путем конструктивных изменений и различных дополнений могут быть приспособлены для выполнения определенной операции. Часто станки этой группы получают путем установки дополнительных шпинделей, головок и других узлов на станки высокой производительности. Специальные станки проектируют и изготовляют по особому заказу и предназначают для выполнения определенной операции. Проектирование и изготовление станков этой группы обычно обходится дорого. Поэтому такие станки применяют только в массовом производстве, если будет доказана их экономическая эффективность.

Автоматические станочные линии - это группы автоматических станков, установленных в порядке технологического процесса и связанных между собой транспортирующими устройствами. На транспортер в начале линии устанавливают обрабатываемую заготовку или загружают в бункер сразу много заготовок, а затем они автоматически передаются со станка на станок. Наряду с созданием автоматических линий на базе имеющегося оборудования проектируются и строятся автоматические линии из специальных станков.

При больших программах выпуска деталей широко используют агрегатные станки. Экспериментальный научно-исследовательский институт металлорежущих станков (ЭНИМС) разработал классификатор металлорежущих станков.

1.8.5 Выбор инструмента

Конструкция и размеры для заданной операции предопределяются видом обработки, размерами обрабатываемой поверхности, свойствами материала заготовки, требуемой точностью обработки и шероховатостью обрабатываемой поверхности. Режущие инструменты в основном изготовляют из твердых сплавов ВК8, Т5К10, TI5K6, Т30К4, Т60К6 и др., быстрорежущих сталей Р6М5, P9K10, углеродистых инструментальных сталей У10А, У12А и др. Инструменты; оснащенные пластинками из твердых сплавов ВК8 и ВК6М, применяют при обработке заготовок из чугуна. При грубой обработке стальных заготовок применяют инструмент с пластинками из сплава Т5К10, а при чистовой обработке- инструмент с пластинками из сплава TI5K6. Инструменты из твердых сплавов рекомендуется применять для достижения высокой производительности, наименьшей шероховатости обработанной поверхности и при обработке заготовок из металлов высокой твердости.

Быстрорежущие стали применяют для изготовления инструментов, работающих при относительно высоких скоростях резания, и сложного инструмента

Углеродистые инструментальные стали применяют для изготовления ручных инструментов (метчики, плашки и т.п.).

1.8.6 Правила оформления операционных эскизов

Правила записи технологических операций и переходов обработки резанием установлены ГОСТ 3.1702-79.

Наименование операции обработки резанием должно отражать применяемый вид технологического оборудования и записываться именем прилагательным в именительном падеже, например: зубошлифовальная, хонинговальная, продольно-строгальная, сверлильно-центровальная, шлиценакатная и т.п.

фрезеровать, шлифовать, галтовать, установить, снять, зенковать, хонинговать и т.п.

Пример 1. Полная запись: «Сверлить 8 сквозных отверстий с последующим зенкованием фасок; выдерживая d=12 +0,5 \ d-90±0,08, 90°±30"и 1,6*45°, согласно чертежу».

2. Сокращенная запись: "Сверлить 8 отв., выдерживая размеры 1, 2, 3.

Установление полной или сокращенной записи содержания технологической операции для каждого конкретного случая определяется разработчиком документов. Запись вспомогательных переходов следует выполнять в соответствии с правилами для технологических переходов.

При заполнении документов рукописным способом - вместо условного обозначения d следует применять знак Ǿи не указывать обозначения: длины, ширины, фаски. Например: «Расточить поверхность, выдерживая размеры Ǿ 12.

для технологических переходов - вальцевать, врезаться, галтевamь , гравировать, довести, долбить, закруглить, заточить, зенкеровать, накатать, нарезать, обкатать, отрезать, подрезать, полировать, притирать, приработать, протянуть, развернуть, развальцевать, раскатать, рассверлить, расточить, сверлить, строгать, суперфинишировать, точить, хонинговать, шлифовать, цековать, центровать, фрезеровать;

длявспомогательных переходов - выверить, закрепить,настроить, переустановить, переустановить и закрепить, переместить, поджать, проверить, смазать, снять, установить, установить и выверить, установить и закрепить.

При разработке технологических эскизов на операнда или отдельные технологические переходы необходимо выполнять все требования, предъявляемые к графическим документам.

Технологический эскиз разрабатывается на каждую операцию в серийном и массовом производстве. Технологический эскиз является исходным данным для подробного описания операции по переходам или позициям. На технологическом эскизе указываются все необходимые данные для качественной обработки детали; указываются необходимые размеры обрабатываемых элементов детали с отклонениями, а также необходимыми справочными размерами, которые будут использованы в процессе определения режимов резания и норм времени по технологическим переходам на операцию.

На каждый обрабатываемый элемент заготовки устанавливается шероховатость поверхности и указывается условное обозначение шероховатости в зависимости отметода обработки и степени точности. Одинаковые значения шероховатости поверхности группируют и выносят в правый, верхний угол эскиза.

На технологическом эскизе необходимо указывать условные обозначения опор, зажимов на базовых поверхностях детали согласно ГОСТ 3.1107-81 «Опоры, зажимы и установочные устройства. Графические обозначения».

Необходимое число изображений (видов, разрезов, сечений и выносок) на эскизе устанавливается из условий обеспечения наглядности и ясности изображения обрабатываемых поверхностей детали. Поверхности, подлежащие обработке, на эскизе следует обводить сплошной линией, равной 2S ... 3S по ГОСТ 2.303-68,

Допускается все обрабатываемые поверхности условно нумеровать арабскими цифрами в технологической последовательности и соединять с размерной линией. Номера поверхностей обводят знаком окружности диаметром 6 - 8 мм.

Технологические эскизы на операцию или переходы выполняются без масштаба, однако эскизы следует выполнять аккуратно и четко. Условные обозначения, применяемые на технологических эскизах должны соответствовать установленным стандартам. Нестандартные обозначения необходимо указать в примечаниях к данному эскизу.

59. Общая последовательность проектирования технологического процесса сборки. Исходные данные для разработки технологического процесса сборки.

Общая последовательность проектирования техпроцесса сборки

Основные этапы проектирования

Получение исходных данных для проектирования;

Анализ технических требований, выявление технологических задач, выбор методов и средств контроля;

Расчет такта выпуска и установление метода работы (поточный, непоточный);

Выбор организационной формы сборки (стационарная, подвижная);

Технологический анализ сборочный чертежей и рабочих чертежей с точки зрения технологичности конструкции изделия;

Выбор метода обеспечения заданной точности;

Выбор маршрутной технологии;

Построение операций;

Выбор и разработка необходимых для выполнения техпроцесса СТО;

Техническое нормирование сборочных работ;

Расчет технико-экономических показателей процесса сборки и оценка вариантов;

Оформление технологической документации.

В исходные данные включают:

Сборочные чертежи со всеми техническими требованиями;

Рабочие чертежи деталей;

Спецификации к сборочным единицам и изделию в целом;

Технические условия на приемку изделия;

Программа выпуска;

Образец собранного изделия.

2) Имея исходные данные технолог должен изучить служебное назначение машины и проанализировать ее конструкцию. Нужно убедиться:

В возможности соединения сопрягаемых деталей;

В отсутствии препятствий в осуществлении таких соединений;

В возможности осуществления разборки;

В отсутствии препятствий установке сборочных единиц.

Технические требования, как правило, сводятся к соблюдению точности положения, вращения, линейного перемещения составных частей относительно друг друга. Эти требования обеспечиваются через точность взаимного положения собираемых частей, регламентируемую требованиями параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности и биения. Убедившись в возможности сборки нужно установить способы и средства для достижения нужной точности и контроля, основных точностных параметров.

При невозможности обеспечения точностных требований и их контроля необходимо корректировка конструкции совместно с конструктором для создания более технологичной конструкции.

При формулировке технологических задач выявляют:

Основные точностные характеристики;

Взаимное положение деталей, соответствующее самым худшим точностным показателям;

Для посадок с зазором анализируют возможные положения звеньев и определяют такие их положении, которые наиболее благоприятно сказываются на точности изделия;

Определяют заложенные в конструкции методы компенсации погрешностей, определяют способы контроля точностных параметров и составляют схемы их контроля.

3) Метод работы зависит от годовой программы; степень дифференциации техпроцесса определяется после сопоставления средней продолжительности сборочных операций с тактом выпуска, рассчитывают ожидаемый коэффициент загрузки:

где τ – такт выпуска;

Т шт.ср – среднее штучное время, определяемое по укрупненным нормативам.

Если К ближе к 1, то сборку строят на основе поточного метода и за каждым рабочим местом закрепляют одну операцию.

Обычно считают, что поточный метод целесообразен при К > 0.7…0.75.

Если такт выпуска значительно превышает среднее штучное время, то за каждым рабочим местом закрепляют несколько операций и оценивают размер производственной партии.

При малой программе выпуска и сложных изделиях размер партии соответствует трехмесячной программе, т.е. запуск один раз в квартал.

Для изделий средней сложности запуск раз в месяц – месячная программа.

Для простых изделий и большой программы выпуска размер партии двухнедельная программа.

4) Выбор организационной формы обусловлен годовой программой, разнообразием собираемых изделий, их технологической сложностью, габаритами и массой.

5) Анализ технологичности.

6) Выбор метода обеспечения точности (5 методов, полная взаимозаменяемость…).

7) Выбор маршрутной технологии. Изделия разбивают на сборочные единицы, определяют целесообразную степень дифференциации процесса сборки и устанавливают последовательность выполнения соединения всех сборочных единиц и деталей изделия. При этом учитывают следующие принципы:

Целесообразность выделения сборочной единицы (как конструктивной, так и технологической).

В сборочной единице не должно быть слишком много составных частей. В ней не должно быть слишком мало составных частей из-за усложнения комплектования общей сборки.

Если в результате сборки сборочной единицы требуется ее испытание или обкатка либо выполнение пригоночных работ, то такую сборку обязательно выносят за пределы общей сборки.

Сборочные единицы после монтажа на изделии не должны подвергаться разборке.

Трудоемкость сборки всех сборочных единиц должна быть примерно одинаковой.

После этого составляется технологическая система сборки.

По принятым технологическим схемам узловой и общей сборки выявляют основные сборочные операции. Операции выделяют так, чтобы на рабочем месте выполнялось однородная по своему характеру работа, которая должна быть технологически завершена. После этого составляется техпроцесс, степень детализации которого зависит от типа производства.

В единичном и мелкосерийном производстве ограничиваются разработкой маршрутного техпроцесса, представляющего перечень и последовательность сборочных операций.

Маршрутное описание требует высоко квалифицированного рабочего.

Операционное описание используется в операционных техпроцессах, разрабатываемых для условий серийного и массового производства. В этом случае операции разрабатываются максимально подробно с указанием содержания и последовательности выполняемых переходов и с приведением сведений по технологическим режимам.

Маршрутно-операционный способ описания при таком техпроцессе часть выполняется по операционному описанию (при сложных операциях). Используется в условиях мелкосерийного, среднесерийного и крупносерийного производств.

8) Проектирование технологических операций сборки (для условий серийного и массового производств).

В операционном техпроцессе сборки при выявлении порядка и последовательности операций учитывают:

Возможность совмещения операции с другой операцией или с несколькими операциями через деление данной операции на части;

Возможность более рациональной последовательности операций;

Возможность совмещения технологической операции с контрольной;

Упрощение сложной операции через выделение законченной ее части в отдельную операцию;

Возможность выполнения сборочных операций, требующих пригонки в механическом цехе.

Понятие о сборке, виды соединений при сборке.

Технологичность конструкции применительно к построению ТП сборки

Сборка – образование соединений составных частей изделия. Сборочные работы составляют значительную долю общей трудоемкости изготовления машины. В зависимости от типа производства трудоемкость сборки составляет от (20...30)% в массовом и до (30...40)% в единичном производстве. Основная часть слесарно-сборочных работ представляет собой ручные работы, требующие больших затрат физического труда и высокой квалификации рабочих.

Сборка является заключительным этапом изготовления машин и в значительной степени определяет ее эксплуатационные качества. Одни и те же детали, соединенные при разных условиях сборки, могут значительно изменять долговечность их службы

Вышеизложенное показывает, что при изготовлении машины сборке принадлежит ведущая роль. Технологические процессы изготовления деталей в большинстве случаев подчинены технологии сборки машины. Следовательно, сначала должна разрабатываться технология сборки машины, а затем – технология изготовления деталей.

Основные виды сборочных соединений

Соединения могут быть разъемными или неразъемными. Различают следующие виды соединений:

Неподвижные разъемные;

Неподвижные неразъемные;

Подвижные разъемные;

Подвижные неразъемные.

Разъемные соединения допускают разборку без повреждения сопрягаемых и скрепляемых деталей.

Неразъемные соединения – такие, разъединение которых связано с повреждением или разрушением деталей.

К неподвижным разъемным соединениям относят: резьбовые, шпоночные, некоторые шлицевые, конические, штифтовые, профильные, соединения с переходными посадками.

К неподвижным неразъемным соединениям относят соединения, которые получают посадкой с гарантированным натягом, развальцовкой, отбортовкой, сваркой, пайкой, клепкой, склеиванием.

К подвижным разъемным соединениям относят соединения с подвижной посадкой.

К подвижным неразъемным соединениям относят подшипники качения, втулочно-роликовые цепи, запорные краны.

Проектирование технологических процессов сборки

В зависимости от условий, типа и организации производства сборка имеет различные организационные формы (поточную и непоточную, стационарную и подвижную, узловую и общую).

Технологический процесс сборки представляет собой часть производственного процесса, содержащего действия по установке и образованию соединений, составных частей изделия.

Технологический процесс сборки обычно разрабатывают поэтапно:

В зависимости от объёма выпуска (заданной программы) устанавливается целесообразная организационная форма сборки, определяются её такт и ритм;

Осуществляется технологический анализ сборочных чертежей для отработки конструкции на технологичность;

Производятся размерный анализ конструкций, расчёт размера цепей и разрабатываются методы достижения точности сборки (полная, полная, групповая взаимозаменяемость, регулировка и пригонка);

Определяется целесообразная степень дифференциации или концентрации сборочных операций;

Устанавливается последовательность соединения всех сборочных единиц и деталей изделия и составляются технологические схемы узла и общей сборки;

Разрабатываются (или выбираются) наиболее производительные экономичные и технически обоснованные способы сборки, способы контроля и испытаний;

Разрабатываются (или выбираются) необходимое технологическое или вспомогательное оборудование и технологическая оснастка (приспособления, режущий инструмент, монтажное и контрольное оборудование);

Производятся техническое нормирование сборочных работ определение экономических показателей;

Разрабатывается планировка оборудование, рабочих мест и является техническая документация на сборку.

Одним из основных этапов проектирования, в большой степени определяющих эффективность технологических процессов сборки является определение технологичности конструкции. В соответствии со стандартами ЕСТПП требования к технологичности сборочной единицы разбиты на 3 группы:

1. требования к составу сборочной единицы;

2. требования к конструкции соединения составных частей;

3. требования к точности и методу сборки.

Требования к составу сборочной единицы:

Сборочная единица должна расчленяться на рациональное число составных частей с учетом принципа агрегатирования;

Конструкция сборочной единицы должна обеспечивать возможность компоновки из стандартных и унифицированных частей;

Сборка изделия не должна обуславливать применение сложного техно­логического оснащения;

Виды используемых соединений, их конструкции и месторасположе­ние должны соответствовать требованиям механизации и автоматизации сбо­рочных работ;

В конструкции сборочной единицы и ее составных частей, имеющих массу более 20 кг должны предусматриваться конструктивные элементы для удобного захвата грузоподъемными средствами, используемыми в процессе сборки, разборки и транспортирования;

Конструкция сборочной единицы должна предусматривать базовую составную часть, которая является основой для расположения остальных со­ставных частей;

Компоновка конструкции сборочной единицы должна позволять производить сборку при неизменном базировании составных частей;

В конструкции базовой составной части необходимо предусматривать возможность использования конструктивных сборочных баз в качестве технологических и измерительных;

Компоновка сборочной единицы должна обеспечивать общую сборку без промежуточной разборки и повторных сборок составных частей;

Компоновка составных частей сборочной единицы должна обеспечи­вать удобный доступ к местам, требующим контроля, регулировки и проведе­ния других работ, регламентированных технологией подготовки изделия к функционированию и технического обслуживания;

Компоновка сборочной единицы должна предусматривать рациональ­ное расположение такелажных узлов, монтажных опор и других устройств для обеспечения транспортабельности изделия.

Требования к конструкции соединений составных частей:

Количество поверхностей и мест соединений составных частей в об­щем случае должно быть наименьшим;

Места соединений составных частей должны быть доступны для механизации сборочных работ и контроля качества соединений;

Соединение составных частей не должно требовать сложной и необоснованно точной обработки сопрягаемых поверхностей;

Конструкции соединений составных частей не должны требовать дополнительной обработки в процессе сборки.

Требования к точности и методу сборки:

Точность расположения составных частей должна быть обоснована! взаимосвязана с точностью изготовления составных частей;

Выбор места сборки для данного объема выпуска и типа производств должен производиться на основании расчета и анализа размерных цепей;

Расчет размерных цепей следует производить, используя методы ма симума-минимума – метод полной взаимозаменяемости, или, основанный в теории вероятностей, метод неполной взаимозаменяемости.

В качестве примечания можно отметить, что стандарт рекомендует применять метод максимума-минимума только при расчете коротких размерных цепей (менее пяти) с высокой точностью замыкающего звена или многозвенных размерных цепей с малой точностью замыкающего звена.

В большинстве случаев, при решении сборочных размерных цепей рекомендуется применять метод неполной взаимозаменяемости.

В зависимости от типа производства используются также другие метод достижения точности замыкающего звена:

Метод групповой взаимозаменяемости;

Метод регулирования;

Метод пригонки.

Метод полной взаимозаменяемости экономично применять в крупносерийном и массовом производстве. Основан метод на расчете размерных цепей на максимум - минимум. Метод прост и обеспечивает 100 %-ую взаимозаменяемость. Недостаток метода – уменьшение допусков на составляющие звенья, что приводит к увеличению себестоимости изготовления и трудоемкости.

Метод неполной взаимозаменяемости заключается в том, что допуски на размеры деталей, составляющие размерную цепь, преднамеренно расширяют для удешевления производства. В основе метода лежит положение теории вероятности, согласно которому крайние значения погрешностей, составляющих звеньев размерной цепи встречаются значительно реже, чем средние значения. Такая сборка целесообразна в серийном и массовом производствах при много­звенных цепях.

Метод групповой взаимозаменяемости применяют при сборке соединений высокой точности, когда точность сборки практически недостижима методом полной взаимозаменяемости (например, шарикоподшипники). В этом случае детали изготовляют по расширенным допускам и сортируют в зависимости от размеров на группы так, чтобы при соединении деталей, входящих в группу, было обеспечено достижение установленного конструктором допуска замы­кающего звена.

Недостатками данной сборки являются: дополнительные затраты на сортировку деталей по группам и на организацию хранения и учета деталей; усложнение работы планово-диспетчерской службы.

Сборка методом групповой взаимозаменяемости применяется в массовом и крупносерийном производствах при сборке соединений, обеспечение точности которых другими методами потребует больших затрат.

Сборка методом пригонки трудоемка и применяется в единичном и мелкосерийном производствах.

Исходные данные для проектирования технологических процессов сборки

Технологический процесс сборки представляет собой часть производственного процесса, содержащая действия по установке и образованию соедине­ний составных частей изделия (ГОСТ 23887-79).

Исходными данными для технологического процесса сборки являются:

Описание изделия и его служебное назначение;

Сборочные чертежи изделия, чертежи сборочных единиц, спецификации деталей, входящих в изделие;

Рабочие чертежи деталей, входящих в изделие;

Объем выпуска изделий.

При проектировании технологического процесса для действующего предприятия необходимы дополнительные данные о сборочном производстве:

Возможность использования имеющихся средств технологического оснащения, целесообразность их приобретения или изготовления;

Местонахождение предприятия (для решения вопросов по специализации и кооперированию, снабжению);

Наличие и перспективы подготовки кадров;

Плановые сроки подготовки освоения и выпуска изделия.

Кроме изложенных выше данных необходима руководящая и справочная информация: паспортные данные оборудования и его технологические возмож­ности, нормативы времени и режимов, стандарты на оснастку и т.д.

Этапы и последовательность проектирования технологического процесса сборки

Технологический процесс сборки разрабатывают в следующей последовательности:

Установление серийности и целесообразности организационной формы сборки, определение ее такта и ритма;

Анализ сборочных чертежей на технологичность конструкции;

Выбор метода достижения точности сборки на основе анализа и расчета размерных цепей (полная, неполная, групповая взаимозаменяемость, ре­гулировка, пригонка);

Определение целесообразной степени дифференциации или концентрации сборочных операций;

Установление последовательности сборки, составление схемы общей сборки и сборки отдельных сборочных единиц;

Выбор способа сборки, контроля и испытаний,

Выбор технологического оборудования и оснастки, проектирование специальных средств технологического оснащения (при необходимости);

Нормирование сборочных работ;

Расчет экономических показателей сборки,

Разработка планировки оборудования и рабочих мест;

Оформление технологической документации.

Организационные формы сборки

В зависимости от условий, типа и организации производства сборка может иметь различные организационные формы (рис 10.1).

По перемещению собираемого изделия сборка подразделяется на стационарную и подвижную, по организации производства - на непоточную и поточную.

Непоточная стационарная сборка отличается тем, что весь процесс сборки выполняется на одном рабочем месте, куда поступают все детали и сборочные единицы. Стационарная сборка может осуществляться без расчленения (принцип концентрации) и с расчленением (принцип дифференциации) сборочных операций.

В первом случае вся сборка изделия выполняется одной бригадой рабочих последовательно. Область применения стационарной неподвижной сборки без расчленения работ - единичное и мелкосерийное производство тяжелого маши­ностроения, экспериментальные и ремонтные цехи.

Во втором случае производится параллельно сборка каждой сборочной единицы и общая сборка разными бригадами. Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ применяется в серийном производстве средних и крупных машин и имеет ряд преимуществ перед сборкой без расчленения: сокращаются длительность цикла сборки, трудоемкость и снижается себестоимость. Однако применение сборки с расчленением возможно, только если конструкция изделия позволяет разделить его на сборочные единицы, которые могут быть собраны независимо друг от друга.

Непоточная подвижная сборка отличается тем, что рабочие, выполняющие операции сборки, находятся на своих рабочих местах, а собираемое изделие перемещается от одного рабочего места к другому. Перемещение изделий может быть свободным или принудительным. Организация подвижной сборки возможна только на основе расчленения сборочных работ. Продолжительность выполнения каждой операции сборочного процесса неодинакова. Для компенса­ции разности времени выполнения операций создаются межоперационные заде­лы. Непоточная подвижная сборка применяется в среднесерийном производстве.

Подготовка деталей к сборке

Подготовка деталей к сборке включает в себя:

1. очистку и мойку собираемых деталей и узлов;

2. пригонку, если она необходима.

Чистота деталей и узлов – одно из условий достижения высокого качества как сборки изделий, так и их функционального назначения.

Металлические опилки, мельчайшие кусочки стружки, остатки обтирочных материалов, абразивный порошок, попадая в отверстия или каналы деталей, могут впоследствии, при работе машины, попадать со смазкой в подшипники или зазоры других подвижных соединений и вызывать их интенсивный износ и задиры. В качестве примера можно привести предъявленные претензии и отказ от дальнейшего приобретения судовых дизелей Брянского машиностроительного завода в 70 – е годы Федеративной Республикой Германии. Одной из причин этого демарша явилось обнаружение задиров и стружки в коренных подшипниках коленчатого вала в приобретенном судовом дизеле.

Для предотвращения этого детали и узлы в процессе сборки проходят специальные операции – очистки и мойки. Эти операции достаточно трудоемкие, и на их выполнение расходуется до 10 % времени, затрачиваемого на изготовление деталей.

Очистка узлов и деталей от слоя антикоррозионной смазки, следов краски на поверхностях и других твердых загрязнений может быть осуществлена механическим путем, при помощи приводных и ручных щеток, с последующей мойкой и обдувкой сжатым воздухом.

Для мойки деталей используются различные способы:

1. химический (мойка с окунанием и струйная мойка с применением органических растворителей);

2. электрохимический (в спокойном или принудительно возбуждаемом электролите);

3. ультразвуковой.

В серийном и массовом производствах используются специальные моечные машины (однокамерные, двухкамерные и трехкамерные), в которых процесс мойки деталей и узлов осуществляется в закрытом пространстве без участия рабочего.

Большую роль в обеспечении чистоты деталей и узлов на сборке играет обдувка их сжатым воздухом, которую целесообразно производить перед каждой сборочной операцией.

Пригонка деталей при сборке обычно осуществляется в условиях единичного и мелкосерийного производства.

Пригоночные работы при сборке выполняются с помощью механизированных универсальных и специализированных инструментов с электрическим, пневматическим и, реже, гидравлическим приводом.

Процесс пригонки может включать в себя следующие технологические операции:

1. опиливание и зачистку;

2. притирку;

3. полирование;

4. шабрение;

5. сверление;

6. развертывание;

7. торцование и шарошение;

Опиливание и зачистка производится вручную или с использованием механиче­ских инструментов. Характерными примерами этих работ являются следующие:

1) опиливание детали по контуру для снятия неровностей, забоин, заусенцев;

2) снятие припуска на детали - комплексаторе под размер, предусмотренное технологией сборки;

3) устранение дефектов на поверхности детали (сколов, царапин) в тех случаях, когда исправление допускается техническими условиями. Во всех случаях после опиливания оверхность зачищают. Инструментами при опиливании и зачистке обычно служат напильники, надфили, абразивные круги, головки и бруски.

Для механизации работ по опиливанию и зачистке целесообразно использовать верстачные или передвижные установки с гибким валом, приводящие в движение специальные напильники или абразивные головки.

Притирку при сборке применяют в тех случаях, когда необходимо получить точный размер деталей за счет снятия очень малого припуска или для достижения плотного прилегания поверхностей, обеспечивающего гидравлическую непроницаемость соединения. Точность размеров, достигаемых при притирке, до 0,1 мкм. В качестве примера можно привести притирку плунжерных пар.

Существует два способа притирки деталей:

1. одной детали по другой (притирка клапанов, пробок и др.);

2. каждой из деталей по притиру (детали топливной аппаратуры, крышки, торцы, фланцы и буртики в плотных сопряжениях).

Полирование применяют при сборке для достижения меньшей шероховатости поверхностей, подвергавшихся опиливанию или зачистке.

Для полирования применяют механизированные шлифовальные или быстроходные сверлильные машинки, используя их в качестве верстачной установки. При большом объеме полировальных работ применяют ручные полировальные машины с эластичным кругом, работающим торцовой поверхностью.

Шабрение плоских поверхностей (плоскости разъема, направляющие) или цилиндрических поверхностей (вкладыши подшипников, втулки и др.) при сборке производят для обеспечения плотности прилегания и увеличения контурной площади контакта. Шабрение при сборке осуществляют шаберами вручную.

Сверление при сборке применяют:

1. когда требуемая точность совмещения отверстий достигается проще всего путем обработки двух или более деталей в сборке;

2. если место сверления труднодоступно для обработки на станке, а отверстие не­большого диаметра и может быть просверлено с помощью механизированного инструмента;

3. когда сверление не было предусмотрено при механической обработке (например, для постановки пробок, при обнаружении пористости в литых деталях: станине, картере, блоке, различных корпусах и т.д.), если это допускается техническими требованиями.

Сверление в сборочных цехах производится:

На сверлильных станках, установленных на фундаменте вблизи линии сборки;

Для отверстий < 12 мм применяют переносные приспособления или небольшие станки на колонках;

Электрическими и пневматическими сверлильными головками.

Развертывание применяется при сборке для получения требуемой посадки в соединении или для обеспечения соосности отверстий монтируемых деталей.

Для механизации процесса развертывания применяют электрические или пневматические сверлильные машинки с дополнительными редукторами, понижающими число оборотов до 30 ... 50 в мин.

Торцевание и шарошение применяют при необходимости в процессе сборки зачистить базовые плоскости под опорные части фланцев, шайб, гаек, упоров, а также для снятия части материала бобышек, втулок и штуцеров при подгонке этих элементов деталей по высоте.

Торцование производят торцовыми фрезами, а шарошение коническими фрезами-шарошками. Операции торцевания и шарошения целесообразно выполнять с помощью пневматической или электрической сверлильной машинки или же на сверлильных станках.

Гибочные работы при сборке машин выполняют главным образом в связи с пригонкой различных трубопроводов, а также для стопорения соединения деталей (шплинты и т.д.).

Медные и латунные трубки малого диаметра (до 8 мм) при больших радиусах закругления (более 10 ... 12 диаметров), обычно гнут вручную в холодном состоянии. Трубопроводы с d = 8 ... 14 мм изгибают с надетой на место сгиба стальной пружиной. При больших диаметрах такая пружина вставляется внутрь трубы. Трубы диаметром > 20 мм гнут после наполнения их песком или расплавленной канифолью. Это делается, чтобы сохранить поперечное сечение трубы и предотвратить ее от появления микротрещин.

Стальные трубы диаметром до 10 мм гнут без нагрева и без наполнителя, трубы больших размеров гнут в горячем состоянии.

Технологические процессы делятся на два вида: единичные (для одного изделия), типовые (для группы различных изделий).

Единичный ТП на каждую деталь (СЕ) разрабатывается таким образом, как будто эта работа выполняется впервые. Нет обобщения опыта, нет гарантии в правильности технологических решений.

Работа по типизации ТП делится на два этапа:

Классификация объектов производства;

Проектирование ТП для каждой классифицированной группы.

Классификация деталей с целью типизации ТП начинается с выделения наиболее крупных классификационных единиц – классов . В один класс попадают детали, имеющие сходные конструкторско-технологические характеристики. В классификаторе выделено два основных класса: тела вращения и корпусные детали. Разбивая детали внутри класса на группы и подгруппы, получают все большее сближение технологических процессов. Разбивку проводят до типа, объединяющего совокупность деталей одинаковой конфигурации, но с различными размерами, которые имеют одинаковый маршрут изготовления, осуществляемый на однородном оборудовании с применением однотипной оснастки.

Работа по классификации деталей обязательно должна сочетаться с унификацией и нормализацией их конструкции. Это дает возможность укрупнить серии деталей, применять при изготовлении более прогрессивную технологию, а также сократить номенклатуру оснастки и измерительных средств.

Типизация ТП не ограничивается только областью обработки деталей. Ее принципы используются и при проектировании ТП сборки, регулировки, контроля и испытаний. Она способствует уменьшению неоправданного разнообразия ТП и оснастки, внедрению новых прогрессивных методов обработки, сокращению сроков и удешевлению ТПП, более широкому применению средств автоматизации.

ОБЩИЕ ПРАВИЛА РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Проектирование ТП представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных работ:

Выбор заготовок;

Выбор технологических баз;

Подбор типового ТП;

Определение последовательности и содержания операций;

Определение, выбор и заказ новых средств технологического оснащения (в том числе средств контроля и испытаний);

Назначение и расчет режимов обработки;

Нормирование ТП;

Определение профессий и квалификации исполнителей;

Оформление рабочей документации на ТП.

При разработке ТП используются следующие виды технико-экономической документации;

Технологический классификатор объектов производства;

Классификатор технологических операций;

Система обозначения технологических документов;

Типовые технологические процессы и операции;

Стандарты и каталоги средств технологического оснащения;

Справочники по нормативам технологических режимов;

Справочники по материальным и трудовым нормативам.

Сущность ТП изготовления детали заключается в последовательном приближении сырья (заготовки) к качественным показателям изготавливаемой детали, требуемым чертежам и ТУ.

В общем случае путь от материала до детали можно разделить на 4 этапа.

1. Получение заготовки (первоначальное формообразование).

2. Черновая обработка.

3. Чистовая обработка.

4. Отделка (получение нужных качеств поверхностного слоя детали).

ВЫБОР ЗАГОТОВКИ.

Большое влияние на маршрут изготовления детали оказывает способ получения заготовки. При этом возможны два принципиально разных подхода:

1. Получение заготовки, наиболее приближающейся по форме и размерам к готовой детали. При этом на заготовительные операции приходится большая часть трудоемкости ТП, а на механообработку меньшая.

Это характерно для массового и крупносерийного производства и обеспечивается применением прогрессивных методов формообразования: литье, горячая и холодная штамповки, специальные виды обработки давлением и др.

2. Получение грубой заготовки с большими припусками. При этом на механообработку приходится большая часть трудоемкости изготовления детали. Это характерно для единичного и мелкосерийного производства.

Наличие различных подходов требует выбора оптимального способа получения заготовки.

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК.

Сортовые материалы . К ним относятся: прутки круглого, квадратного и шестигранного сечения; трубы; плоский прокат – листы, ленты, полосы; некоторые из этих видов заготовок могут применяться и для неметаллических материалов (винипласт, текстолит, стеклотекстолит и др.). Заготовки из сортового материала следует изготавливать в тех случаях, когда профиль материала близко подходит к профилю детали.

Холодная штамповка . Делится на листовую и объемную. Листовая штамповка используется для формообразования, калибрования и пробивки отверстий с помощью штампов. Объемная холодная штамповка в основном служит для формообразования деталей. Холодная штамповка – один из самых распространенных методов изготовления деталей без снятия стружки. Холодная штамповка относится к ТП обработки давлением, применяемым для получения деталей из материалов, обладающих достаточно высокими пластическими свойствами. Из металлов холодной штамповке подвергаются: стали, алюминий и его сплавы, медь, латунь, некоторые сплавы титана, магниевые сплавы и др. Из неметаллов, подвергаемых холодной штамповке, наиболее распространены текстолит и гетинакс. Детали из этих материалов, в зависимости от толщины, штампуются, как без подогрева, так и с подогревом.

Основной технологической оснасткой, включающей в себя функции инструмента и приспособления, являются штампы, осуществляющие формообразования детали или заготовки. В качестве оборудования применяются механические прессы, главным образом кривошипные (эксцентриковые).

Достоинствами холодной штамповки являются:

Относительно высокая и стабильная точность получаемых размеров при вырубке, пробивке и вытяжке;

Высокая производительность процесса (при использовании штампа, в котором одновременно изготавливается одна деталь, производительность пресса может достигать 30 – 40 тыс. деталей за смену);

Простота выполнения операций и широкие возможности автоматизации процесса.

К недостаткам холодной штамповки относятся:

Высокая стоимость штампов, которая может быть уменьшена при применении нормализованных деталей и отдельных СЕ, а в мелкосерийном производстве – использование групповых методов организации производства, разновидностью которых является штамповка по элементам;

Ограниченность в выборе материала детали (по физико-механическим свойствам и толщине), также формы детали и конструктивного оформления отдельных ее элементов.

Метод холодной штамповки охватывает большое количество различных операций, которые можно разделить по характеру деформации, при которой происходит формообразование изготавливаемых деталей, на две основные группы:

Группу разделительных операций, характеризуемых полным или частичным разделением обрабатываемого материала по замкнутому или незамкнутому контуру; к этой группе относятся отрезка, вырубка, пробивка, обрезка, зачистка, просечка и другие;

Группу формоизменяющих операций, характеризующихся превращением заготовки в деталь заданной формы; к этой группе относятся гибка, правка, вытяжка, формовка, чеканка, отбортовка (отверстия или наружного контура), объемная штамповка и другие.

3. Литье . Литье применяется в основном как метод получения заготовок деталей сложной конфигурации (корпусы, основания, обоймы, постоянные магниты и др.) из алюминиевых, магниевых, цинковых и специальных сплавов, а также из стали, бронзы, латуни и ряда других металлов и сплавов.

Использование процесса литья в качестве заготовительной операции дает возможность максимально приблизить форму и размеры заготовок к форме и размерам готовых деталей, что значительно снижает трудоемкость изготовления этих деталей и их металлоемкость (меньше металла переводится в стружку).

Литье – процесс изготовления деталей и заготовок заливкой расплавленного металла в форму. Литейная форма представляет собой систему элементов, образующих рабочую полость, при заливке которой расплавленным металлом формируется отливка. Формы могут быть разового и многократного применения (постоянные), а также используемые несколько раз (полупостоянные). Способ получения отливок (метод литья) выбирают в зависимости от материала детали, сложности ее конфигурации, толщины стенок, массы материала и объема производства. Конструктивное оформление детали и наиболее целесообразный метод литья тесно связаны друг с другом.

Применяемые в технологии аэрокосмического приборостроения способы литья для получения заготовок приведены в табл. 1.1, причем последовательность расположения различных способов соответствует их распространенности на производстве.

Таблица 1. 1

Литье под давлением является наиболее производительным способом изготовления тонкостенных деталей сложной формы из цинковых, алюминиевых, магниевых и медных сплавов. Процесс литья под давлением заключается в подаче расплавленного металла из камеры прессования литьевой машины под действием поршня через литниковые каналы в полость пресс-формы, затвердевании металла под давлением и образовании отливки. Скорость подачи металла в форму, продолжительность ее заполнения, время выдержки отливки под давлением, давление и температура нагрева пресс-формы – основные параметры процесса, зависящие от вида металла отливки, толщины ее стенок, габаритов, вида оборудования и других факторов.

Точность отливок, получаемых литьем под давлением, зависит от точности изготовления пресс-форм. В крупносерийном и массовом производстве принимается, что все размеры отливок стабильно могут быть получены с точностью, соответствующей 12-му квалитету. Шероховатость поверхности отливок зависит в основном от качества обработки поверхностей пресс-формы. Рабочая полость пресс-формы, обработанная методами чистового шлифования и полирования, обеспечивает параметры шероховатости отливок, соответствующие 7-8 классу. С увеличением числа отливок, полученных в пресс-форме, шероховатость их поверхностей ухудшается. Оптимальная толщина стенок отливок из цинковых сплавов 1,5 – 2 мм, алюминиевых и магниевых 2 – 4 мм, из латуни 3 – 5 мм.

Основные преимущества литья под давлением следующие:

Самая высокая производительность из всех существующих методов литья, достигающая на обычных, применяемых в приборостроении машинах, 250 отливок в час в одногнездовой (рассчитанной на одну деталь) пресс-форме;

Высокая точность размеров и малая шероховатость поверхностей отливок дает возможность максимально приблизить размеры заготовки к размерам готовой детали;

Возможность получения тонкостенных деталей сложной конфигурации, что объясняется хорошей заполняемостью пресс-формы;

Возможность армирования отливок деталями из других более прочных и с иными свойствами материалов – высокопрочных нелитейных металлических сплавов, металлокерамики и др.;

Сокращение по сравнению с другими видами литья количества отходов от самого процесса литья (20 – 25 % от веса детали).

К недостаткам литья под давлением можно отнести следующее:

Сложность изготовления и высокая стоимость пресс-формы; в мелкосерийном производстве литье под давлением может быть рентабельным, если использовать нормализованные (групповые) пресс-формы со сменными элементами (вкладышами), образующими рабочую полость;

Значительное снижение стойкости пресс-форм при отливке деталей из металлов, имеющих высокую температуру плавления (стали, медные сплавы и др.);

Сложность или невозможность получения деталей толстостенных или имеющих в конструкции массивные элементы (то есть значительную неравномерность толщины стенок).

Литье по выплавляемым моделям включает в себя следующие этапы: изготовление моделей из легкоплавкого материала (парафин, стеарин, полиэтилен); нанесение на модель с помощью пульверизатора или методом окунания огнеупорной пленки (порошок марталита и связующий состав типа жидкого стекла или раствор этилселиката); обсыпка пленки кварцевым песком и сушка; формовка в металлических опорах моделей, покрытых огнеупорной пленкой; выплавление моделей в горячей воде или печи (в зависимости от материала модели); заливка металла в неразъемные формы, образуемые огнеупорной пленкой после выплавления модели; разрушение формы и извлечение отливок.

Литье по выплавляемым моделям широко применяется в технологии приборостроения для изготовления отливок сложной конфигурации массой от нескольких грамм до 1 – 15 кг; толщина стенок отливок 0,3 – 20 мм; точность размеров до 9-го квалитета; шероховатость поверхности до 7 – 8 класса. По производительности этот метод литья значительно уступает литью под давлением, так как включает в себя операцию формовки и характеризуется применением одноразовых форм.

Литье в кокиль более производительный процесс, чем литье в землю, так как использование металлических форм исключает необходимость такой трудоемкой операции, как формовка. Кроме того, этот вид литья характеризуется значительно более высоким уровнем механизации, поскольку кокиль может устанавливаться на специальном станке, позволяющем механизировать операции разъема формы и удаления отливки.

Отходы металла при литье в кокиль составляют примерно 30 – 35% от веса деталей. Точность размеров отливок соответствует 12 – 16-му квалитетам; шероховатость поверхности 5-му классу и грубее.

Большая теплопроводность металлической формы способствует более быстрому отвердению жидкого металла по сравнению с литьем в земляные формы. В результате структура металла отливок получается равномерной и мелкозернистой, что обеспечивает улучшение физико-механических свойств деталей за счет высокой однородности материала.

К недостаткам литья в кокиль следует отнести высокую стоимость металлических форм; трудности получения отливок сложной конфигурации и тонкостенных отливок (при толщине стенок менее 5 мм).

Литье в оболочковые формы включает следующие технологические операции: нагрев модели, состоящей из двух частей, вместе с модельной плитой до 200 – 250 0 С, смазку частей модели разделительным составом; обсыпание модели формовочной смесью (кварцевый песок с термореактивной смолой); ссыпание излишков смеси после выдержки на модели в течении 2 – 3 минут, спекание оболочки, образуемой на модели расплавленной смолой с кварцевым песком (температура спекания 250 – 300 0 С); снятие полуформ (оболочек) с частей модели с помощью специальных устройств; склеивание частей формы; их засыпка в специальных контейнерах песком или металлической дробью; заливка; выбивка литья и его очистка.

Литье в оболочковые формы экономически наиболее целесообразно в крупносерийном и массовом производстве, где для изготовления оболочковых полуформ применяются высокопроизводительные автоматизированные установки. В приборостроении этот метод применяется редко.

Заготовка всегда имеет массу больше детали. Происходит это за счет припусков, которые надо удалять при последующей обработке. Величина припуска должна быть оптимальной и его расчет имеет большое значение в процессе проектирования ТП.

4. Механообработка . Металлы обрабатывают резанием на металлорежущих станках при помощи различных режущих инструментов. Заготовками для деталей служат сортовые материалы, а также отливки из стали, цветных металлов и их сплавов.

В процессе обработки резанием различают рабочее движение двух видов: главное движение, определяющее скорость отделения стружки; движение подачи, обеспечивающее врезание режущей кромки инструмента в новые слои металла, причем скорость подачи меньше скорости главного движения.

Наиболее распространенные способы обработки металлов резанием – точение, сверление, фрезерование, строгание, шлифование.

При черновой и чистовой обработке последовательность технологических операций намечают исходя из следующих соображений:

Последующие операции, переходы и проходы должны уменьшать погрешность обработки и улучшать качество поверхности;

Сначала следует обрабатывать поверхность, которая будет служить базой для последующих операций. Для установки детали при первой операции следует выбирать наиболее ровную и имеющую наибольшие размеры поверхность;

После обработки установочной поверхности, заготовка при последующих операциях базируется на нее или связанные с ней поверхности;

Сначала обрабатывают менее точные поверхности;

Операции, при которых вероятность появления брака велика, следует выполнять вначале;

Отверстия обычно сверлят в конце ТП, за исключением тех случаев, когда они служат базой для установки деталей.

5. Изготовление деталей из пластических масс . По объему использования пластических масс на единицу продукции приборостроение занимает одно из первых мест среди других отраслей промышленности. Насыщенность аппаратуры пластмассовыми деталями в ряде случаев достигает 70% по объему и 45% по весу. Это объясняется особенностями свойств пластмасс. По сравнению с металлами пластмассы характеризуются значительно меньшей плотностью, обладают высокими изоляционными свойствами и повышенной износостойкостью, имеют низкий коэффициент трения, хорошо противостоят коррозии, стойки в агрессивных средах, радиопрозрачны и немагнитные. Переработка большинства пластмасс в изделие основывается на использовании высокопроизводительных технологических процессов с почти полным отсутствием механической обработки.

Можно выделить следующие группы деталей, изготавливаемых из пластмасс: детали внешнего оформления (корпусы, крышки, корректоры, лимбы, зажимы и др.); детали изоляционного назначения (клеммные колодки, контактные панели, каркасы, прокладки, втулки); несущие детали (платы, панели, основания); детали светотехнического и отсчетного назначения (линзы, стекла, шкалы); детали декоративного оформления (колпачки, кнопки, ручки переключателей и др.).

Основной составной частью пластмасс являются полимеры – синтетические органические соединения (смолы), некоторые виды пластмасс состоят в основном из полимеров, но чаще пластмасса представляет собой композицию из полимера, который играет роль связывающего, наполнителя и различных добавок (красители, пластификаторы, отвердители, смазывающие вещества). Связующие вещества делают пластмассу пластичной и превращают ее после отвердевания в монолитную деталь. В качестве связующих веществ используют фенолформальдегидные, фенолкрезольные, эпоксидные и другие смолы. Наполнители придают изделиям необходимую прочность, жесткость, теплостойкость и электротехнические свойства. Наполнители могут быть органическими (древесная мука, бумажная крошка, различные ткани, хлопковые очесы) и неорганическими (слюдяная и кварцевая мука, асбест, мел, тальк, стекловолокно). Красители добавляют в пластмассу для придания детали нужного цвета. Отвердители необходимы для ускорения процесса отвердевания связующего вещества при формировании изделий. Пластификаторы (дибутилфтолат и трикрезилфосфат) улучшают пластические свойства пластмассы и повышают ее жидкотекучесть при прессовании. Смазывающие вещества предупреждают прилипание пресс-материалов к стенкам пресс-формы при прессовании. В качестве смазывающих веществ используют, например, олеиновую кислоту, стеарин и касторовое масло.

В зависимости от поведения при нагревании пластмассы делятся на термопластичные (термопласты) и термореактивные (реактопласты).

Термопластичные пластмассы при нагревании приобретают пластические свойства или расплавляются, а при охлаждении возвращаются в твердоупругое состояние.

Термореактивные пластмассы при нагревании необратимо переходят в пластическое состояние с дальнейшим затвердеванием. При повторном нагревании они остаются твердыми или сгорают, не расплавляясь.

Метод переработки пластмасс в изделие в значительной степени связан с характером поставки этих материалов предприятиями химической промышленности. Пластмассы, перерабатываемые в изделия методами прессования или литья под давлением, выпускаются как пресс-порошки или пресс-материалы, последние в виде, удобном для измельчения и дальнейшего прессования (например, пресс-материал – стекловолокнит выпускается в виде ленты, полученной на основе крученых стеклянных нитей и связующего вещества). Кроме пресс-порошков и пресс-материалов в приборостроении применяются термореактивные слоистые пластмассы, поставляемые в виде листов и прутков. К ним относятся текстолит, гетинакс, стеклотекстолит и др.

Из термопластических пластмасс наиболее широко применяются фторопласты, полиамиды, капрон, оргстекло, полиэтилен, полистирол и полихлорвинил.

Основные способы переработки пластмасс в изделия – прессование и литье под давлением. Литые и прессованные детали из пластмасс имеют гладкие поверхности с шероховатостью 7-8 класса, размеры в пределах 11-13 квалитета точности и почти не требуют обработки резанием. Для литья и прессования используется сырье в виде гранулированных термопластов и термореактивных порошков и пресс-материалов. Оба способа рентабельны только в крупносерийном и массовом производстве ввиду высокой стоимости применяемого технологического оснащения.

Изделия из термореактивных порошков и пресс-материалов изготавливают прямым (компрессионным) или литьевым прессованием в металлических пресс-формах на гидравлических прессах.

Для литьевого прессования деталей сложной формы применяются прессы с рабочим цилиндром двойного действия. В этом случае основной плунжер рабочего цилиндра служит для замыкания пресс-формы с большой скоростью, а второй плунжер, находящийся внутри основного – для нагнетания размягченного пресс-материала через литниковый канал в рабочую полость пресс-формы, где образуется деталь.

Автоматические прессы (пресс-автоматы) имеют системы автоматического контроля и регулирования температуры прессования, давления и длительности отдельных операций цикла прессования в целом, кроме того, автоматизируется управление всеми перемещениями подвижных частей пресса. Прессы, как правило, оборудованы устройствами программного управления.

Процесс прямого прессования деталей из термореактивных пластмасс состоит из следующих этапов: подготовка пресс-материалов, дозировка материалов, загрузка в пресс-форму, прессование, удаление деталей из пресс-формы, очистка пресс-формы.

Подготовка материалов включает в себя главным образом их подсушивание и подогрев перед прессованием. Повышенная влажность способствует ухудшению текучести материалов, что может вызвать брак прессуемых деталей. Подогрев материалов перед прессованием способствует удалению влаги и газов, позволяет сократить технологическую выдержку при прессовании, снизить давление в пресс-форме. Что уменьшает ее износ, и сократить цикл прессования в 2 раза и более. Пресс-материал занимает в 2% - 10 раз больший объем, чем изготовленные из него детали. Для уменьшения объема пресс-форм производят таблетирование пресс-материалов. Масса таблеток колеблется от 1,5 до 150 г. Таблетирование не только позволяет сократить объем загрузочных камер пресс-форм, но дает следующие преимущества: уменьшение содержания воздуха в таблетках по сравнению с рыхлыми материалами, способствует улучшению качества прессуемых деталей, улучшает условия прессования, облегчает дозирование и нагрев материалов перед прессованием, сокращает потери материала в производстве. Пресс-материалы таблетируются на гидравлических прессах или специальных таблеточных машинах (эксцентриковых или ротационных) в холодных пресс-формах.

Дозировка материала может быть весовая, объемная или штучная (при наличии таблетирования). Штучный способ дозирования, осуществляемый по числу одинаковых таблеток, может быть легко полностью автоматизирован.

При прессовании или литье под давлением деталей из пластмасс часто до начала прессования требуется разместить в пресс-форме металлическую арматуру, запрессовываемую в пластмассу. Наиболее распространенными видами арматуры являются детали для образования внутренних или наружных резьб, зажимы, штыри, втулки, штифты и др. Арматура используется в качестве электропроводящих элементов, иногда для повышения прочности деталей, а также для удобства сборки и монтажа. Металлические детали перед прессованием устанавливают в тщательно очищенную пресс-форму до загрузки в нее пресс-материала и закрепляют в заданном положении.

Основными параметрами (режимами) процесса прессования пластмасс являются температура, давление и время выдержки.

Нагрев до определенной температуры необходим для перевода пресс-материалов в текучее состояние с дальнейшим отвердением (полимеризацией). Для термореактивных пластмасс температура нагрева пресс-форм при прямом и литьевом прессовании колеблется от 130 до 195 0 С.

Давление в процессе прессования необходимо для уплотнения разогретого пресс-материала, заполнения материалом рабочей полости пресс-формы и предотвращения коробления изделия, вызванного внутренними напряжениями. Величина необходимого давления зависит от текучести материала и конструктивных особенностей изделия. Чем меньше текучесть, тем больше должно быть давление.

При прессовании деталей из термореактивных пластмасс в начале дается небольшое давление на 30 – 40 сек, чтобы материал занял полость формы, затем дается основное давление, при котором происходит полимеризация материала в течение определенного времени выдержки.

Время выдержки зависит от вида пресс-материала, размера и сложности конфигурации детали, а также температуры предварительного нагрева пресс-материала. Чем больше изделие и чем выше требуемая температура нагрева, тем дольше выдержка его под давлением. При недостаточной выдержке происходит коробление детали при охлаждении и снижается механическая прочность. Время выдержки для различных термореактивных пластмасс находится в пределах от 0,5 до 2% мин на 1мм наибольшей толщины изделия. Заданная выдержка обеспечивается при прессовании с помощью реле времени.

После окончания прессования разъем пресс-формы и извлечение детали осуществляется автоматически при наличии соответствующих устройств или вручную с помощью специальных приспособлений. Извлеченные детали направляются на следующую операцию для зачистки от облоя и заусенцев, а также другой механической обработки.

Пресс-форма после извлечения детали тщательно очищается от прилипших остатков пресс-материала с целью устранения брака при последующем прессовании и возможной поломки отдельных деталей пресс-форм.

Метод прямого прессования экономичен и не требует сложных дорогостоящих пресс-форм. Однако он имеет ряд недостатков: давление на материал передается сразу после замыкания пресс-формы, когда пресс-материал, обладающий абразивными свойствами, еще не приобрел достаточной пластичности. Вследствие этого происходит износ оформляющих поверхностей пресс-формы, возможна деформация тонких ее элементов и арматуры; неравномерное отвердение материала по толщине изделия вследствие неравномерного прогревания от стенок пресс-формы приводит к возникновению внутренних напряжений, образованию пустот и других дефектов; по линии разъема пресс-формы на изделиях образуется облой (заусенец), который необходимо удалить механическим путем. Поэтому методом прямого прессования, как правило, изготавливаются детали простой конфигурации, не имеющие элементов пониженной жесткости (например, тонких стенок) и арматуры.

Литьевым прессованием можно получить тонкостенные детали сложной конфигурации с малопрочной сквозной арматурой, с глубокими отверстиями малого диаметра. При этом методе меньше, чем при прямом прессовании изнашиваются оформляющие поверхности пресс-форм, меньше вероятность появления брака на деталях (трещин, пустот и др.), уменьшается облой по плоскости разъема. К недостаткам метода следует отнести сложность, высокую стоимость пресс-форм и большой расход материала, чем при прямом прессовании.

Литье под давлением является характерным процессом изготовления деталей из термопластичных пластмасс без наполнителя (полиэтилен, полистирол, капрон, полиуретан и др.). По сравнению с процессами прямого литьевого прессования реактопластов литье под давлением имеет значительно более высокую производительность (до 300 отливок в час в одноместной пресс-форме). В качестве оборудования для литья под давлением используются автоматические и полуавтоматические литейные машины с поршневой или шнековой подачей материала.

Давление и температура процесса зависят от марки пресс-материала. Температура в камере сжатия для полистирола должна быть не ниже 190 – 215 0 С. Чем ниже температура, тем выше должно быть давление в цилиндре. Части пресс-формы охлаждаются водой до температурой 140 – 60 0 С.

Литьем под давлением можно получить сложные по конфигурации, тонкостенные детали с большим количеством арматуры и повышенной точностью размеров.

При прессовании и литье под давлением деталей из пластмасс основной технологической оснасткой являются пресс-формы. По методу прессования они делятся на компрессионные (для прямого прессования), литьевые и инжекционные. Компрессионные пресс-формы по конструктивным признакам подразделяются на открытые, полузакрытые и закрытые.

Открытые пресс-формы не имеют загрузочной камеры для пресс-материала, который загружается непосредственно в рабочую полость пресс-формы. Излишек пресс-материала вытекает из пресс-формы наружу через зазор между пуансоном и матрицей.

Полузакрытые пресс-формы имеют загрузочные камеры, площадь которых больше площади рабочей полости. На стыке пуансона и матрицы имеется опорная поверхность, ограничивающая ход пуансона, что позволяет получить изделие определенной толщины. Излишек пресс-материала выжимается при прессовании вверх по канавкам или лыскам, имеющимся в пуансоне.

В закрытых пресс-формах загрузочные камеры имеют размеры и конфигурацию такие же, как и рабочие гнезда, являясь как бы их продолжением. Во время прессования давление передается на всю площадь детали, чем обеспечивается ее более высокая плотность. Толщина детали зависит от количества пресс-материала, поэтому при загрузке закрытых пресс-форм требуется точное дозирование материала.

По внешнему виду литьевые пресс-формы отличаются от пресс-форм для компрессионного прессования наличием литьевой камеры и литниковой системы.

Инжекционные пресс-формы применяются для прессования только на литьевых машинах, то есть в процессах литья под давлением.

По характеру эксплуатации пресс-формы разделяются на съемные и стационарные. Съемные пресс-формы без обогрева используются только при прямом прессовании на небольших недостаточно оборудованных предприятиях. Для удаления отпрессованной детали из съемной пресс-формы ее необходимо снять с пресса. При использовании стационарных пресс-форм весь цикл изготовления изделия (загрузка материала, разборка пресс-формы, извлечение изделия) происходит без снятия пресс-формы с пресса.

Кроме процессов прессования и литья под давлением в производстве пластмассовых деталей используются процессы дутьевого (пневматического) и вакуумного формирования, а также процесс экструзии.

Дутьевое и вакуумное формование применяется для изготовления деталей простой формы типа корпусов, баллонов, крышек из листовых термопластичных материалов.

Экструзия (выдавливание через фасонную фильеру) используется для получения деталей в виде стержней (различного сечения) и трубок из термопластических материалов без наполнителя на шнековых экструзионных машинах.

Однако эти процессы в приборостроении применяются редко.