ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНО­ЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

При разработке технологии изготовления деталей самолета в об­щем случае приходится решать следующие вопросы:

1) в соответствии с масштабом производства определить размеры партий деталей, запускаемых в производство;

2) определить заготовку и ее размеры;

3) установить последовательность и базы обработки и межопера­ционные размеры, т. е. составить план обработки;

4) выбрать оборудование, приспособление и инструмент;

5) установить режим работы;

6) произвести техническое нормирование процесса, установив квалификации рабочих;

7) оформить технологическую разработку.

Этот перечень намечает также порядок ведения разработки, но только приблизительно, так как решить такую сложную комплексную задачу можно только постепенным уточнением одних факторов в про­цессе установления других. Например, решение вопроса о конструк­ции приспособления может потребовать пересмотра размеров заготовки, последовательности переходов; установление режимов иногда застав­ляет пересмотреть вопрос о выборе станка или инструмента, и наобо­рот, еще при уточнении партии, выборе заготовки и порядка обработки уже должен быть намечен метод обработки, а значит, и тип станка, который определяют в дальнейшем окончательно.

Выбор размера партии изготовляемых деталей имеет большое значение для того или другого варианта технологического процесса. Чем больше партия, тем больше возможностей запроекти­ровать обработку на специально налаженных (настроенных) станках, применив более производительный метод обработки, не требующий высококвалифицированных исполнителей, не опасаясь, что стоимость наладки будет составлять значительный процент в стоимости детали.

Вопрос о выборе наивыгоднейших размеров серии и партии под­робно рассматривается в курсе «Организация производства», поэтому мы здесь на нем не останавливаемся.

Определение заготовки и ее размеров. Вид заготовки и ее размеры оказывают существенное влияние на последую­щий технологический процесс. Метод получения заготовки опреде­ляет точность размеров поверхностей ее и их чистоту, а значит, и объем механической обработки.

Основными заготовками для механической обработки в самолето­строении являются прокатанные прутки круглого и шестигранного сечения, а также отливки и поковки.

Прутки. При работе из прутка технолог устанавливает не­обходимый припуск на обработку, исходя из требуемой чистоты и точности обработки, и выбирает ближайший стандартный диаметр катаного прутка. Допуски для прокатанных круглых прутков, уста­новленные ОСТ 2395, приведены в табл. 10.

Таблица 10

Допуски для круглых прокатанных прутков Диаметр, мм Допускаемое отклонение, мм Овальность не j более, мм Повышенна допускаемое отклонение я точность овальность не более До 25 ±0,50 0,5 +0,3 мм 0,3 мм 25—40 ±0,75 0.75 +0,4 -> 0,4 » 40-60 ±1.0 1,00 60—80 ±1,25 1,25 80—100 ) ±1,25 I —1,50 1.50 ±1% 1% ( ±1.50 100—120 —2.00 2,00

При решении вопроса о выборе заготовки приходится сопостав­лять экономию, получаемую на обработке ее, а также на расходе материала, со стоимостью изготовления заготовки. Приходится также) решать вопрос о размерах заготовки, т. е. о припусках и допусках на различных поверхностях ее.

Припуском на об ра б от к у называют слой материала, ко­торый снимают при обработке для получения чистой и точной по­верхности. Припуск а для механической обработки складывается: из следующих основных частей:

О — = ^ йі -(- + аз + а*>

6

Фиг. 33. Расположение припусков и допусков на поверхности.

где Sflj—сумма всех припусков, необходимых для получения точ­ной и чистой поверхности;

а2 — величина слоя металла, подлежащего удалению, т. е. по­врежденного (обезуглероженного, с разрушенной струк­турой и т. п.) и затрудняющего обработку (окалина, ли­тейная корка);

а3 — величина слоя, необходимая для компенсации неточности размеров и формы заготовки;

с4 — отрицательные отклонения допуска на неточность изго­товления заготовки.

Расположение припусков и допусков на обработанной и необра­ботанной поверхностях показано на фиг. 33, причем на фиг. 33, А показан номинальный размер необработанной (черной) поверхности (размер А), а на фиг. 33, Б — наибольший (для вала) или наимень­ший (для отверстия, размер С) размер чистой (обработанной) поверх­ности; а — припуск на обработку; В — номинальный размер заго­товки; D — допуск заготовки, обычно располагаемый симметрично относительно номинала.

Следующей группой вопросов, которые должны быть решены при разработке технологического процесса, являются: составление плана обработки, т. е. установление порядка (последователь­ности) о б р а б о т к и, выбор базисных поверх­ностей и межоперационных размеров.

Составление плана обработки. План обработки устанавливает последовательность изготовления детали, т. е. пред­ставляет деление всего процесса обработки на операции, переходы и проходы с тем условием, чтобы каждая операция состояла из воз­можно большего количества переходов, используя вместе с тем все возможности стан­

Фиг. 34. Базисные поверхности валика (центровые конусы);

устанавливают в приспособлении и ориен- обработке, а также от которых берут все

поверхностей имеет большое зна­чение при механической обработке деталей и составлении плана, так как определяет точную установку и закрепление детали в надлежа­щем положении. Например, для валика, изображенного на фиг. 34, базисной поверхностью будет поверхность центровых конусов, для барабана (фиг. 35) — внутренняя поверхность отверстия.

Помимо базисных поверхностей существуют еще установочные поверхности, по которым только закрепляют детали. Часто базисные и установочные поверхности совпадают. Например, при обработке на револьверных станках стальных штуцеров из пруткового материала за базисную и установочную поверхность принимают наружную необработанную поверхность прутка, закрепленного в цанговом зажиме (фиг. 36). Штуцер обрабатывается с одной установки.

В качестве базисной необходимо принимать такую поверхность, которая гарантирует получение точных размеров всех обрабатывае­

мых поверхностей детали, обеспечивает жесткость установки и дает возможность вести обработку при наибольшем числе переходов с одной установки. Если обработка детали при одной выбранной базе невоз­можна, то последующие базы необходимо выбирать так, чтобы число перемен баз было возможно меньшим.

Меняющаяся последовательность обработки вызывает необходи­мость устанавливать базы для каждой операции отдельно. При первой операции приходится выбирать в качестве баз еще необработанные поверхности, но это надо делать особенно осторожно, так как заго­товка может отклоняться от запроектированных размеров, иметь неправильную форму, обладать эксцентричностью осей или быть ко­нусной. Поэтому необработанные поверхности могут быть выбраны в качестве баз лишь для первой операции; при последующих опе­рациях необходимо в качестве баз принимать обработанные поверх­ности.

Во всяком случае при любых сочетаниях построения технологи­ческого процесса должно быть выполнено основное правило — полу­чить деталь правильной геометрической формы и требуемых размеров с нормальными для данного станка и инструментов отклонениями. При этом надо стремиться использовать в последующих операциях одну из предварительно обработанных поверхностей в качестве единой базы для всех дальнейших обработок-

Общими требованиями для выбора баз являются следующие:

1) степень точности самих баз должна быть не ниже той, которая требуется для следующих обработок, производимых от этих поверх­ностей;

2) при обработке детали необходимо по возможности исключить деформации, прогиб и т. п.;

3) надо обеспечить удобную и легкую установку и крепление детали;

4) желательно сохранение единства базы в продолжение всего процесса обработки детали.

В частности, при обработке тел вращения базами могут служить следующие поверхности:

1) наружная цилиндрическая поверхность и упорная плоскость или торец детали — обработка в патроне;

2) отверстие и упорная плоскость — обработка на оправке или в разжимном патроне;

3) два центра;

4) центр в комбинации с отверстием или с наружной поверхностью и торцом детали.

При обработке остальных поверхностей путем фрезерования, стро­гания, сверления, шлифования и т. д. надо по возможности ориентиро­ваться на одну из поверхностей, обработанных токарным способом, так как они обеспечивают максимальную точность.

При обработке плоскостных деталей за базу принимают одну из предварительно обработанных плоскостей, либо предварительно рас­точенные или просверленные отверстия.

Установив последовательность операций и наметив базисные по­верхности, переходят к разрешению не менее важных вопросов осна­щения процесса, т. е. выбора станка, приспособлений и инструментов. На выбор станка влияют: величина программного задания, форма, размеры и конструкция детали, степень точности и чистоты отделки, экономическая точность станка, стоимость станка и степень его загрузки.

Влияние величины программы легко проследить на многочисленных примерах. Так, при малых масштабах производства изготовить ка­кую-либо деталь, требующую механической обработки, можно на то­карном станке; при увеличении же программы выгоднее применить револьверный станок; наконец, при очень большой программе необ­ходимо использовать токарно-револьверный автомат.

Форма и размеры деталей определяют типы и размеры станков. Для обработки детали, имеющей форму тела вращения, требуются, вообще говоря, станки типа токарного или револьверного; для деталей, ограниченных плоскостями, требуются строгальные или фрезерные станки. Длина валика определяет расстояние между центрами токар­ного станка, а длина отрезаемой полосы — размер гильотины (длину ножей).

Погрешности, получающиеся при обработке, зависят от ряда при­чин, определяемых самим изделием (недостаточная жесткость, нали­чие внутренних напряжений, неоднородность материала и т. п.), инструментом и приспособлениями (конструктивные недостатки, изношенность), квалификацией рабочего и, наконец, станком.

Необходимо выбирать метод обработки, обеспечивающий требуе­мую характером изделия точность при наименьшем времени обра­ботки и наименьшем влиянии квалификации рабочего. Средние зна­чения точности такой обработки называются экономической точностью. Для различных станков, видов обработки и размеров изделий она различна. Как в смысле степени точности, так и в смысле методики проверки на точность металлорежущие станки наиболее подробно изучены. Во многих справочниках и учебных пособиях при­водятся данные об экономически достижимых точностях обработки на этих станках х.

Проектируя технологический процесс, необходимо учитывать, в целях обеспечения изготовления деталей с установленной точностью, целесообразность и необходимость применения того или иного при­способления. В случае невозможности использовать существующие стандартные приспособления разрабатывают специальные приспо­собления. Принципиальная схема их должна быть ясно указана тех­нологом вовремя разработки технологического процесса, и она должна [7]
-быть положена в основу при конструировании приспособления и практическом осуществлении.

При разработке приспособления необходимо пользоваться такими методами, которые в наибольшей степени обеспечивают правильность установки в нем детали. Последняя должна быть установлена и за­креплена в приспособлении так, чтобы она не деформировалась при зажиме и не изменяла под влиянием усилий резания своего поло­жения-

Подробно основные элементы приспособлений для механической обработки деталей и методы их проектирования уже рассмотрены в курсе «Станки и инструменты».

Фиг. 37. Барабан подъемника стабилизатора.

При разработке технологического процесса для вновь проекти­руемых предприятий немаловажным фактором, влияющим на выбор •станочного оборудования, является стоимость станков и возможность их получения на отечественном рынке. При разработке процесса для работающего завода приходится считаться с уже существующей загрузкой станочного парка и типами станков.

Установив последовательность операций, установочные базы и наметив тип станка, определяют порядок переходов и проходов в опе­рации, что дает возможность выяснить количество и типы инструмента и приспособлений, необходимых для обработки детали, причем надо стремиться применять нормальные инструмент и приспособления, так как это упрощает и удешевляет изготовление детали.

В соответствии с принятыми для данных операций типами станков и сложностью операций устанавливается квалификация рабочих. В последующих таблицах приведены примерные планы обработки ряда деталей.

В табл. 11 дан примерный план обработки барабана, изображенного на фиг. 37.

Таблица II

План обработки барабана 3 3 1 я ев X Местона- с а Операция и переход Станок Инструмент хождение о с инструмента * 2 і Установить в патроне Револьвер- Нормальный Супорт ный і Подрезать торец е ъ — 2 Зацентровать * /> Револьвер­ная головка 3 Сверлить с припуском для д д То же 4 развертывания Обточить выемку и снять фаску Развернуть отверстие до » >>  Суппорт 5 » »> Револьвер- 26 А, пая головка н Установить на протяжном Протяжной — — станке 1 Прошить два шлица b и / — Протяжка Зажим ш ДЛЯ шпонки Установить деталь на Токарный Нормальный _ оправке, зажатой в па­троне 1 Подрезать торцы due »> д Супорт в размер 2 Проточить выемку с дру- » а »> гой стороны 3 Закруглить ») ь О 4 Обточить барабан по » /> >>  IV верху до диаметра 108 мл Установить деталь на Токарный оправке в центрах 1 Нарезать резьбы » Фасонный Супорт Установить в кондукторе резец V — — — 1 Просверлить два отвер- Сверлиль- Сверло Патрон стоя под углом 45° ный VI 1 Снять. заусеницы после Слесарная Напильник — сверления работа

Этот план обработки построен в том предположении, что заготовка представляет отливку, причем базой для всей обработки служит от­верстие. Станки, инструменты и приспособления запроектированы нормальные, за исключением приспособления для сверления отверстий под углом.

Производство самолетов—175—6

План обработки кольца Ї | N° операции j № перехода Операция и переход Станок Инструмент Местона­ хождение инструмента і Подать пруток до упора Револьвер­ ный — — і Подрезать торец *> Резец Супорт 2 Просверлить отверстие размером 63 А3, оставляя припуск для развертыва­ния (3 прохода) Подрезное сверло Револьвер­ная головка 3 Развернуть отверстие до размера 63 мм »> Развертка То же 4 Отрезать деталь » Отрезной Супорт п Установить в приспособ­лении » — III 1 Профрезеровать шлицы Горизон- талышфре- зерный Дисковая фреза Шпиндель станка 1 Установить по эксцент — ренной оправке — — — Обточить снаружи бур­тики и ручей Токарный Круглый фасонный резец Супорт Таблица 13

План обработки втулки б" а о. <и С о г № перехода Операция и переход Станок Инструмент Местона­ хождение инструмента і Подать пруток до упора Револьвер­ ный — — 1 Подрезать торец Подрезной резец Супорт 2 Зацентровать » Центровое сверло Револьвер­ная головка 3 Просверлить отверстие диа­метром (4 мм » Сверло То же 4 Обточить снаружи до раз­мера 30 мм »> Проходной резец >>  5 Обточить место для резь­бы и уступ )> Фасонный резец Поперечный супорт 6 Нарезать резьбу предва­рительно >>  Лерка То же 7 Нарезать резьбу начисто » »> >>  8 Отрезать деталь >>  Отрезной резец Супорт

В табл. 12 приведен план обработки кольца (фиг. 38), изготовляе­мого из пруткового материала. В операцию I введено развертывание,

Иглу (фиг. 40) изготовляют из прутка. В переходе № 2 опера­ции 1 (табл. 14) применено упорное приспособление, чтобы избежать необходимости ставить консоль.

Резьбу нарезают на резьбофрезерном станке, так как это более производительный способ. При мелких сериях изделий резьбу сле­дует нарезать резцом на токарном станке.