Серийное производство
Серийное производство (СП) – это производство, когда четко вказана программа выпуска и нуменклатура выпускаемых изделий, но выпускаются эти изделия не непрырывно в течении года, а периодически повторяющимися сериями.
СП применяет универсальное и специализированое оборудование (иногда и специальное оборудование). СП выпускает 80% продукции.
В СП запускают изделия хорошо обработаные и часто доведены до технологических условий.
В СП применяется предметно-замкнутая организация участков, тоесть, участки цеха предназначены для выпуска определённого класса деталей (корпусных деталей, валов, втулок). На этих участках оборудование расставлено в порядке выполнения операций, тоесть, образуют технологическую цепочку. Детали запускают в обработку партиями, которые меньше серий.
Партия деталей – это детали одновременно запускаемые в обработку.
Обьем партии n:
n = (N/F)*a
N – годовая программа выпуска;
F – количество рабочих дней в год;
а – количество дней на которые необходимо иметь запас деталей. Обычно 2,3,5 .....15.
Обычно в СП партия деталей в таре поступает на рабочее место, полностью обрабатывается, а после передается на следующую операцию или на склад. Исключение составляет поточная организация труда, характерная для КСП, когда нак обработку детали настраивается не один станок, а вся поточная линия. Время обработки на каждом рабочем месте строго синхронизировано или кратно такту выпуска продукции. Детали от станка к станку передаются не партиями, а поштучно.
В СП разработка тех процесса находится на уровне маршрутной и операционной технологии, тоесть, опрерации разделяются на переходы, установы, назначаются режимы и точно нормируют СП.
Лекция №6
Массовое производство
Массовое производство (МП) – это производство, когда изделия выпускаются непрырывно в относительно больших количествах.
Предприятия МП выпускают изделия одного типа, а иногда даже одного типоразмера.
Эти изделия часто доведены до ГОСТов.
В МП применяют специальное и специализированое обородувание, приспособления и инструменты.
В МП участки цехов организованы по предметному признаку, тоесть, автоматичные или поточные линии предназначеные для выпуска одного или нескольких изделий (чаще одного). На этих участках оборудование раставлено в порядке выполнения операций и время выполнения каждой операции строго синхронизировано, тоесть равно или крато такту выпуска продукции.
В МП для рационального построения техпроцесса применяют как дифферанцию так и концентрацию операций.
В МП тщательно разработан техпроцесс на уровне операционных технологий и не нормирует его.
Квалификация рабочей силы самая низкая, но квалификация наладчиков – самая высокая.
Несмотря на большие первоначальные затраты МП экономически найболее эффективно.
4.2 Элементы технологического процесса
ГОСТ 3.1109 – 82
Важнейший элемент технологического процесса – операция.
1. технологическая операция (операция) – это законченая часть ТПр, выполняемая с установки заготовки и заканчивая снятие готового изделия (тоесть, без перерыва времени)
2. технологический переход (переход) – это законченая часть операции, выполняемая неизменными средствами технологического оснащения (инструментальное приспособление) при одних и тех же режимах резания и одной и той же обрабатываемой поверхности. Изменение обрабатываемой поверхности, инструмента или режима влечет за собой новый переход.
3. Вспомагательный переход – совокупность действий, выполняемых оборудованием или человеком при которых не изменяется состояние изделия, но которые необходимы для выполнения технологического перехода.
4. Установ – законченая часть операции, выполняемая принеизменом закреплении обрабатываемой заготовки или собираемой сборочной единицы.
5. Позиция – это фиксированое положение, занимаемое неизменно закрепленной заготовкой или сборочной единицей относительно режима инструментаили неподвижных частей станка при выполнении определённой части операции.
6. Рабочий ход- законченая часть перехода, состоящая из однократного перемещения РИ относительно загоовки, которые сопровождаются изменением размеров, формы, качестваили состояния обрабатываемой поверхности.
7. Вспомагательный ход – часть перехода, состоящая из однократного перемещения РИ относительно заготовки, который не изменяет состояния изделия, но необходимо для подготовки рабочего хода.
8. Приём – совокупность действий человека, необходимых для выполнения перехода и обьеденённых одним целевым назначением.
4.3 Составляющие рабочего времени и технические нормы на их выполнение
Техническое нормирование – определение затрат времени на выполнение определённой работы.
Обычно нормируют трудоёмкость операции, и суммируя трудоёмкость всех операций, определяют трудоёмкость изделия.
В МП трудоёмкость операции Тш определяют в следующем порядке:
Тш = То + Твс + Тобс + Тл = Топ + (1 + q/100)
То – основное время, тоесть время непосредственно затрачиваемое на изменения состояния обрабатываемого изделия.
To = L/Sm = (l + lвр +lпереб)/So*n; мин (рис 4.5)
То включает также время на взятие стружек, а также на холостие ходы инструмента, обусловленые кинематикой резания.
Тв – вспомагательное время, затрачиваемое на действия, не приводящих к изменению состояния изделия, но необходимых для выполнения основных работ. Оно включает комплексы работ:
· Установить, закрепить, раскрепить и снять заготовку.
· Время на управления станком: включить выключить станок, переключить n и S.
· Время связаное с переходом (подвод отход инструмента, смена инструмента, связаная с переходом)
· Замена обработанной поверхности.
Тоесть время на действие, корое повторяется при обработке каждой заготовки. На комплексы Тв время приводится в справочниках.
Топ – оперативное,
Тобс – обслуживание,
Тобс = Ттех.обс + Торг.обслю
Ттех.обсл. – включает время на регулировку и подналадку станка, на замену затупившего инструмента, доводку режущей кромки, на удаление стружки в процессе работы.
Торг.обс. – прогрев станка, опробывание его, уборка и чистка станка после работы.
Тл – личное (время на перерыв в работе)
Тобс + Тл – берётся в % от Топ. Обычно (6....12)% от Топ.
В СП в отличие от МП изделия выпускаются не непрырывно, а периодичискими партиями обьема (п), поэтому изменяются затраты времени Тп.з. (подготовительно-заключительное время), связаное с затратами времени на подготовку выпуска изделия(это время на наладку станка, время на ознакомление с технологией и чертежом, время на получения заготовок – берут по справочнику)
Тоесть в СП:
Тшк* = Тш** + (Тп.з/п)
Различают два метода нормирования:
1. Расчетно-аналитический;
2. Опытно-статический применяется в ЕП и МСП, а также когда нет данных для метода.
Общий порядок разработки технологического процесса.
В 1973 году вышел комплекс ГОСТов ЕСТПП (единая система технологии подготовки производства). В 1975 – комплекс ГОСТов ЕСТД(единая система технологической документации). В них указаны порядок подготовки производства и технологии документации, который включает разработку технологического процесса.
Исходные данные для разработки ТП:
1. Отработанная конструкторская документация.
2. Годовая программа выпуска.
3. Оборудование, приспособление и инструмент, имеющиеся на предприятии.
4. Типовые технологические процессы, ГОСТы, справочники и т. д.
*Тшк – штучное калькуляционное время
***Маршрутную технологическую карту, в которое приведены сведения об материале заготовки, её массе, цехе и участке, где выполняются операции, наименование операции, приведенно оборудование, приспособление, инструмент, разряд работы станочника, норма времени, расценка.
Лекция №7
Порядок разработки технологического процесса
1. Изучение назначения и чертежа детали (обрабатываемого материала).
2. Определение типа производства.
3. Анализ технологичности детали с учетом типа производства.
4. Уточнение типа производства, выбор заготовки (литьё, паковки, из проката, сварные и т. д.)
5. Обоснование выбора технологических баз и разработка маршрутного технологического процесса. Состовляют маршрутную технологическую карту (рис 5.1).
6. Расчет припусков на механическую обработку и подбор припусков по ГОСТам: для литья 26645 – 85, для паковок 7505 – 89.
7. Разрабатываю чертёж заготовки.
8. Разжработка операционного технического процесса с разбивкой операций на установы, позиции и переходы; расчетом или подбором по справочникам режимов резания и нормирования работ.на этом этапе составляют операционные технические карты механической обработки (это 2-й технологический документ) и карты эскизов (эскиз заготовки с указанием базирования, поверхности обработки, допуски и шереховатости)
9. Расчитывают режимы резания.
10. Расчитывают Тшк.
11. Проэктирование и расчет приспособлений и специнструмента.
12. Планировка или разработка участка цеха с устройством для транспортировки заготовок и отходов (стружки).
13. Корректировка технического процесса
Тема 6. Выбор заготовок
6.1. общие положения.
При выборе заготовок учитывают:
1. Материал детали.
2. Конфигурацию детали.
3. Программа выпуска, тоесть, вид производства.
Чем больше программа выпуска, тем более совершенный способ получения заготовки можно применить, так как высокая стоимость штампов, пресформ, литейных форм и моделей будет окупатся.
В общем случае надо стремится форму заготовки максимально приблизить к форме готовой детали, но при этом стоимость детали, состоящая из стоимости материала, затрат на изготовления заготовки и её механическая обработка должна быть минимальной.
6.2. заготовки из проката.
Ǿ5....250 мм, А = 8....250 мм,
S = 3.....100 мм, 5..... мм.
Перед резкой прокат очищают и правят.
Листовой прокат правят на многороликовых вальцах (рис 6.1), кривизна 1 – 2 мм на 1 метр длины.
Прудки правят на правильных машинах с выпуклыми рамками, кривизна 0.5 – 0.9 мм на 1 метр длины.
Короткие отрезные заготовки (до 200 мм) правят на плосконакатных станках (рис 6.2).
Короткую проволоку правят на токарном станке.
Бухтовый материал рехтуется на роторно-правильно-отрезных машинах, в которых бухта вращается вокруг своей оси.
Прудки разрезают:
1. на токарно-отрезных станках (рис 6.3).
Достоинство "+": высокое качество отрезки, можно получить мерные заготовкис высокой перпендикулярностью торца относительно оси заготовки.
Недостаток "-": низкая производительность, обусловленная недостаточной жесткостью инструмента.
Ширина реза:
b = 0.6*√D, мм
подача:
So = (0.1....0.05)b
Для повышения производительностиприменяют отрезные резцы повышенной прочности (рис 6.4б), а также отрезку при обратном вращении шпинделя (рис 6.5б).
Для того чтобы заготовки отрезались без хвостика, что не требует дополнительной подрезки торца, применяют отрезные торцы со скосом под углом α (рис 6.3б)
2. отрезка дисковыми пилами Ǿ0,5....1 м на отрезных станках (рис 6.6)
"+": очень высокая производительность, обусловленая высокой жесткостью инструмента, Ǿ пилы 0,8-1 мм.
"-": большая ширина реза (8....12 мм),невозможно получить мерные заготовки, а перекос торца на Ǿ100 мм до 2 мм (низкое качество реза), дорогой инструмент.
3. резка проката механическими ножовками, толщина 1,5 – 2,5 мм.
"+": простота и малая ширина реза.
"-": низкая производительность, низкое качество реза, невозможность полдучить точную длину заготовки.
4. резка безконечными ленточными пилами (рис 6.7) более производительная и качественная чем резка механическими ножовками.
"+": очень маленькая ширина реза (до 1 мм), хорошое качество реза.
Применяется для резки цветных металлов, отрезки литников, резки пластмасс, можно применять для фасонной резки.
"-": низкая стойкость инструмента и малая подача на зуб из-за недостаточной жесткости инструмента.
5. резка проката на горизонтальных фрезерных станках (рис 6.8) дисковыми фрезами Ǿ 200 – 400 мм.
Толщина реза 2 – 3 мм.
"+": высокое качество реза, достаточно высокая производительность, можно отрезать сразу несколько заготовок.
"-": высокая стоимость оборудования и рабочей силы.
6. резка фрикционными пилами – дисками* (гладкими или с насечкой), Ǿ1,5 - 1,8 мм, толщина диска 3 мм, вращающимися с окружной скоростью v 120....150 м/с.
Диск из меди или гладкой стали. Основано на том, что в зоне контакта заготовки от трения температура повышается до 1200ºС – материал заготовки выносится диском. Закаленные стали режутся также легко как и мягкие.
"+": очень высокая производительность;
"-": очень низкое качество реза (плавление 3 – 5 мм).
7. Резка листового и другого проката газоплазменной резкой на установках с програмным управлением. Это кислородная резка для черных металлов и плазменная для нержавеющих сталей и цветных металлов.
8. Разрезка листового и круглого проката на приводных пресс-ножницах, прессах. На пресс-ножницах разрезают прокат шириной 40 мм, а на пресс ножницах приводных Ǿ150 мм.
"+":очень высокая производительность.
"-": низкое качество резания, неровная поверхность реза.
Лекция №8
6.4 Литые заготовки.
Применяются во всех видах производства:
74% из серого чугуна;
21% из стали;
3% из ковкого чугуна;
2% из цветных металлов и сплавов.
75% - литьё в песчано-глинистой форме;
20% - литьё в металической форме;
5% - другие способы литья.
Найболее широко применяют:
1. Литьё в песчаные формы с ручной формовкой по деревьяным моделям. Найболее старый и простой способ.
Применяют в Е, М, МСП.
Достоинства:
· Простота, низкая стоимость литья (360 руб. за 1 тонну).
Недостатки:
· Низкая точность отливов: класс точности 12 – 13 (всего 16 классов точности).
· Очень низкое качество поверхности отливов для обработки резанием (крапление песка, твёрдая корка с краплением песка – крошка, затрудняющая обработку). Поэтому их надо резать «под корку».
С другой стороны, это самый прчный слой и, оставляя максимальное количество необработаных поверхностей, повышают прочность деталей.
Прочность стальных литых заготовок на 30% ниже прочности кованых, что ограничивает применение стального литья.
2. Литьё в песчано-глинистые формы с машинной формовкой по металическим моделям. Более точные 10 – 11 класс точности.
Применяют в ССП, КСП, МП.
Достоинство: высокая производительность, поддается автоматизации, более высокая точность (класс 9 – 11).
Недостатки такие же.
3. Литьё в металические формы (кокели) многократного использования.
Применяются в КСП для отливов из цветных металлов, иногда чугуна и очень редко из стали.
Достоинства: высокое качество отливок, имеют точност 12 –14 квалитет.
Недостатки: высокая стоимость форм, низкая стоимость форм.
Для заготовок из стали 60 – 100 отливок, для чугунных 100 – 500 отливок, для алюминия – 50000 отливок.
В то время когда выгодно применять кокели при стойкости – 300 штук.
Стоимость чугунных отливок 0.9 – 1.
4. Литьё под давлением.
Применяются в КСП и МП для изготовления небольших отливок (до 100 кг) из цветных металлов.
Достоинство: очень высокое качество отливок 9 – 12 квалитет до Ra 5 – шереховатость, очень высокая производительность.
Недостатки: высокая стоимость прессформ, не льются черные металлы.
5. Центробежное литьё.
Применяются для изготовления преимущественно полых заготовок ( корпуса сушильных и коландровых валов, трубы, гильзы). Приеняют в КСП и МП.
Достоинства: хорошая структура наружных слоев отливки.
Недостатки: ограниченная форма отливок.
Точность такая же как при литье в кокеле.
6. Литьё в оболочковые (корковые) формы, изготавливаемые из смеси песка с пульвербакилитом, котрые необратимо затвердывают при температуре 300 - 350ºС. применяют в КСП и МП.
Достоинства: высокая точность отливок (13 – 14 квалитет), хорошая структура, хорошо льются черные металлы, выработка на одного рабочего в 3 –4 раза больше, чем при машинной формовке. Льют детали до 80 см, плоские (колена валов, плиты). Легко поддается автоматизации.
Недостатки: очень высокая стоимость оборудования и формовочной смеси.
7. Литьё по выплавляемым моделям. Применяется во всех типах производства. Когда из легкоплавкого материала (стеарин, парафин) изготавливают модель, последовательно наращивают керамическую корку (до 8 см), выплавляют модель и получают неразьемную керамическую форму.
Достоинства: высокое качество отливки, низкая шереховатость. Выгодно применять во всех типах производства для изготовления небольших отливок из труднообрабатываемых и черных металлов.
Недостатки: высокая трудоёмкость и относительная стоимость.
6.4. Получение заготовок методом пластической деформации.
Применяют когда перепад d: D –d ≥20....40 мм, за исключением КСП и МП.
Ковку и штамповку ведут на паровоздушных и фрикционных молотах, кривошипных и гидравлических прессах, горизонтально-ковочных машинах. Обработка на прессах более производительная и точная чем на молотах.
Применяются следующие способы:
1. ковка (свободная) на молотах и прессах с плоскими и фасонными бойками.
Применяет ЕП и МСП, а также для изготовления крупных паковок.
Достоинство: не требуется специального инструмента, очень хорошая структура металла.
Недостатки: низкая точность паковок и большие припуски на механическую обработку, высокая трудоёмкость, высокая квалификация рабочей силы.
2. Облойная (открытая) штамповка.
Когда изменник металла (рис 6.9) выдавливается в облой (заусениц) и для его удаления применяют обрезной штамп.
Достоинства: высокая производительность и низкая квалификация рабочей силы, высокая точность (допуски на паковку в 3 – 4 раза меньше чем при свободной ковке).
Недостатки: высокая стоимость штампов.
Выгодно применять при программе 300 –400 заготовок.
3. Безоблойная штамповка (штамповка в закрытых штампах).
Применяется в КСП и МП для изготовления простых заготовок типа тела вращения.
Достоинство: высокая точность паковок.
Недостатки: высокая стоимость, пониженная стойкость, требуется точная дозировка, массы исходной заготовки.
В общем случае, при выборе заготовки исходят из экономической целесообразности.
7. Припуски на механическую обработку резанием.
7.1 Общие положения.
Припуском называют слой металла, подлежащий удалению с поверхности заготовки, для получения обработанной поверхности.
Различают припуски:
- операционные(промежуточные) Zi;
- общие или суммарные Zo.
Zo = ∑Zi.
Припуски замеряются перпендикулярно обработанной поверхности.
При обработке плоской поверхности на сторону, при обработке поверхности вращения, паралельных или симетричных поверхностей на две стороны (рис 7.1)
Пусть обьработка включает 3 перехода черновой, чистовой и отделочный. Тогда:
Zчист.ном. = Dчерн. – Dчист.
Но, так как размеры заготовки и промежуточные размеры идеально точно получить невозможно, то придусматривается допуск на заготовку и промежуточные операции.
Допуск на заготовку расположен одновременно в + и -:
Для литых заготовок симетрично; для штампованых несиметрично.
Допуск на механическую обработку, как правило, в тело детали.
Расчет режимов резания и мощности оборудование выполнено по максимальному припуску.
Приполучению размеров по методу взятия пробных стружек, применяемом в ЕП и МСП;
Zimax = Ziном + δi
Например:
Zчист = ((Dчерн-Dчист)/2)+δчист
При получении размеров на предварительно настроенных станках, применяют в КСП и МП.
Zimax = Di-1 max– Dimax;
Zimin = Di-1 min – Dimin.
Припуск на обработку с одной стороны должен быть минимальным, чтобы обеспечить минимальный расход металла, энергии и инструмента, а с другой стороны должен быть достаточным для получения качественной поверхности.
|
7.2. Расчетноаналитический метод определения припусков.
Пусть нам надо получить гладкий вал. Для получения качественной поверхности на i-той операции минимальный припуск должен включать:
Zimin = 2(Rzi-1 + Ti-1+√(ρi-1²+εi²))
Rzi-1 – высоту микронеровностей, полученых на предыдущей операции;
Ti-1 – толщину дефектного слоя полученого на предыдущей операции (толщина литейной корки, толщина слоя окалины, толщина наклепаного слоя после механической обработки, толщина слоя микротрещин после термической обработки
Необходимо включить величину пространственных отклонений, полученых на предыдущих операциях, которые учитывают смещение обрабатываемой поверхности относительно базовой , и в каждом случае определяется конкретно. Они учитывают коробления и искревление оси заготовки, смещение 2-х опор при литье, половин штампов при штамповке, увод сверла при оверлении и т.д.
Необходимо учитывать погрешности установки εi на выполняемой операции, которые включают погрешности базирования и закрепления заготовки.
εi =εб +εз
При совмещении технологической и измерительной базы (рис 7.4) погрешность базирования ровняется 0.
Например,если нужно выдержать размер А то εб = 0; если надо выдержать размер В, то εб = δ.
ρί-1 = √∆y²+ ρί-1²
εб при установке в центрах (валы) ровняется 0.
εз – погрешность закрепления, возникающая в результате закрепления заготовки (определяется по справочнику).
Для отливок ГОСТ 26645 – 85, для паковок (шт.) ГОСТ 7505 – 89.
Тема 8. Базирование заготовок при обработке на МРС.
8.1. Способы установки заготовки.
Базирование – приданию изделию определённого положения относительно выбранной системы координат. Базирование существенно зависит от способа установки заготовки.
Применяют 3 способа установки:
1. установка заготовки с выверкой непосредственно на станке. Например, как при установке заготовок 4-х кулачковых патронов с раздельным приводом кулачков (рис 8.1).
Достоинства: простота, можна получить высокую точность, наличие «обратной связи».
Недостатки: большие затраты времени.
Применяется вЕП и МСП при обработке крупных заготовок.
2. Установка с выверкой по разметке (рис 8.2). если нужно снять заштрихованый материал, то с помощью разметочного инструмента или шаблона наносят линию раздела, накернивают её, выставляют заготовку по линии раздела на станке, закрепляют и обрабатывают.
Достоинства: относительная простота и можно обрабатывать сложные поверхности.
Недостатки: высокая трудоемкость и квалификация разметочных работ, относительно низкая точность обработки.
3. Установка в приспособлениях. Приспособление – дополнительные устройства к станкам, обеспечивающие быструю и правильную установку заготовки и надежное её закрепление.
Применяют универсальные (3-х кулачк4овые патроны и т. д.), специализированые и специальные приспособления.
Все они могут включать следующие элементы:
· Установочные для установки на них заготовки (базовые опоры, установочные пальцы, призмы, пластины и т. д.)
· Зажиленые, предназначены для надежного закрепления с базированой заготовки (винтовые зажимы, клиновые, эксцентриковые, рычажные и т. д.).
· Направляющие, предназначены для точного направления инструмента в процессе обработки (кондукторные втулки, ловители и т. д.).
· Установы, предназначены для предварительного выставления инструмента на требуемый размер обработки (в фрезерных приспособлениях - высотный установ, угловой установ).
· Ориентирующие элементы, предназначены для правильной установки самого приспособления на столе станка (пальцы, шпонки и т. д.).
· Элементы привода зажима (гидро и пневмоцилиндры, пневмокамеры).
· Делительные элементы, предназначены для поворота определённой части приспособления вместе с заготовкой на требуемый угол.
· Корпусные детали, которые обьединяют все в одно целое.
8.2. Классификация баз.
При обработке заготовок на них различают следующие поверхности:
- обрабатываемые;
- технологические базы;
- поверхности, воспринимающие зажимные усилия;
- необрабатываемые;
При конструировании, изготовлении и контроле изделия большое значение имеют базы.
Базы – поверхности, линии и точки, определяющие положения изделия относительно выбраной системы координат.
Различают:
- конструкторские;
- технологические;
- измерительные базы.
На базы ГОСТ 21495 – 76.
Конструкторские – базы, определяющие положение детали или сборочной единицы в изделии.
Технологические – базы, определяющие положение заготовки относительно рабочих органов станка. Различают черновые, чистовые, вспомагательные и дополнительные технологические базы.
Черновые – необработаные поверхности, применяемые в качестве технологических баз на первых операциях, на которых подготавливают чистовые базы.
Чистовые базы – обработаные, как правило, точные поверхности, применяемые в качестве технологических баз на всех последующих операциях.
Вспомагательные – поверхности на заготовке не требуемые функциональным назначением, но специально обрабатываемые для улутшения базирования (центровые отверстви я в валах).
Дополнительные – дополнительные элементы, придаваемые заготовкам для улутшения базирования (рис 8.3).
Измерительная – база, определяющая относительное положение средств измерения и изделия.
8.3. Основные правила выбора технологических баз.
1. Необходимо соблюдать важнейший принцип постоянства баз на всех операциях за исключением первых, на котрых подготавливают чистовые базы. Всякое изменение без увеличения погрешности обработки.
2. Необходимо совмещать технологические и измерительные базы (принцип совмещения баз), так как при этом погрешностьбазирования εб = 0, что так же повышает точность обработки.
3. При обработке 2-х точных взаимосвязаных поверхностей(если нет возможности их обработать с одного установа), при обработке 1-ой за базу принимают 2-ю и наоборот (рис 8.4).
4. Черновые расматривают только как исходные для получения чистовых баз. Повторные базирования на черновые базы не возможно.
5. Черновые и чистовые базы должны быть достаточной протяженостью, цилиндрические или плоские, без уклонов, смещений, линий разьёма.
6. Если заготовка обрабатывается не полностью со всех сторон, то в качестве черновых баз принимают необработаные поверхности чтобы избежать разностенности готовых деталей.
7. Если заготовка обрабатывается со всех сторон, то в качестве черновой базы принимают поверхность с минимальным припуском на обработку, чтобы после обработки на детали не осталости чернота.
8. Выбор баз должен обеспечивать простую конструкцию приспособления и удобства в работе.
8.4. Базирование заготовок в приспособлении.
Правило точек.
Тело А свободно находящееся в 3-х мерном пространстве (рис 8.5) имеет 6 степеней свободы. Для того чтобы однозначно определить его положение в выбраной системе координат, необходимо лишить его всех 6 степеней свободы (при полном базировании).
Введем тело А в контакт с опорной точкой 1, которая не дает возможности телу А перемещатся вправо, а при перемещении влево нарушается контакт с опорной точкой, что против правил базирования, тоесть, одна опорная точка накладывает на изделие 2-х сторнюю связь и мешает его одной степени свободы.
Можно показать, что для лишения заготовки всех 6 степеней свободы необходимо ввести её в контакт с шестью опорными точками.
1. Базирование паралелепипеда.
|
Найбольшей плоскостью он базируется на 3 опорные точки.
База ХОУ, несущая три опорные точки и лишающая заготовку 3-х степеней свободы (перемещение вдоль одной оси и вращение вокруг 2-х других осей) называется установочной базой.
|
\
Лекция №10
На узкой длиной поверхности предусматривают 2 опорные точки.
База XOZ несущая 2 опорные точки и лишающая заготовку 2-х степеней свободы называется направляющей базой.
На найменьшей поверхности предусматривают одну опорную точку.
База ZOY, несущая одну опорную точку и лишающая заготовку одной степени свободы называется опорной базой.
Базирование заготовок по наружным поверхностям вращения.
Наружные поверхности вращения условно разделяют на 2 вида
1. длинные l>d;
2. короткие l<d.
Длинные цилиндрические поверхности (валы, пальцы и т. д.) базируют в одной длинной призме (рис 8.8) или, что лутше для определённости базирования, в 2-х коротких.
Длинная призма лишает заготовку 4-х степеней свободы и называется двойной направляющей базы. Её достоинство в том, что в вертикальной плоскости она «ловит» оси заготовки.
Базирование по коротким цилиндрическим поверхностям (рис 8.9) лишает заготовку 2-х степеней свободы (вертикальной и горизонтальной) и называется такая база двойной опорной базой.
Для изменения базирования коротких заготовок на торце предусматривают 3 опорные точки, тоесть, установочную базу.длинные внутрение поверхности (рис 8.10) базируются по длинному пальцу, лишаещему заготовку как и длинная призма также 4-х степеней свободы – называется двойной направляющей базой на длинный палец.
Короткие цилиндрические поверхности (рис 8.11) базируют по короткому цилиндрическому пальцу, лишающему 2-х степеней свободы (двойная опорная база).
Базирование по длинным коническим поверхностям (l>dср) (рис 8.12) отличается высокой точностью, ловит оси в 2-х плоскостях и лишает заготовку 5-ти степеней свободы.
Широко применяется для базирования осевых инструментов конических шпинделей.
Базирование по коротким коническим поверхностям (рис 8.13) лишает заготовку 3-х степеней свободы (перемещение вдоль 3-х осей). При поджиме вала 2-ым центром заготовка лишается еще 2-х степеней свободы, в направлении подвода заднего центра не реализуется.
Приобработке корпусов, рычагов и других деталей часто применяется базирование по обработаной плоскости и 2-м точным отверствиям перпендикулярными к этой плоскости (рис 8.14). Заготовка устанавливается на плоскость, реализующую 3 степени свободы, одным отверствием одевается плотно на короткий цилиндрический палец, лишающей заготовку еще 2-х степеней свободы и вторым отверствием одевается на срезаный палец, большая ось которого должна быть перпендикулярна линии соединяющей пальцы.
9. Точность обработки на МРС
9.1. Общие положения.
Точность – важнейший показатель качества, а её повышенная первоочередная задача машиностроения.
Точность зависит от многих факторов и определяется:
1. отклонение фактических размеров детали от номинальных.
2. Отклонение поверхности от правильной геометрической формы □ - о.
3. Отклонение от точного взаиморасположения поверхностей и осей ║┴↑.
Точная деталь отклонение которой не выходит за пределы допуска (рис 9.1)
Аб<Аф<А
Точность детали определяется величиной погрешности, которые подразделяют на случайные и систематические.
Случайные – это погрешности, величина которых при обработкекаждой новой заготовки в партии может принимать случайные, заведомо неизвестные погрешности.
Эти погрешности вызваны действием факторов неподдающихся контролю и управлению.
Систематические делятся на постоянные и закономерно-изменяющиеся.
Постоянные – это погрешности, величина которых не меняется при обработке каждой новой заготовки в партии. Чаще всего это погрешности, вызваные неточностью оборудования, приспособления или инструмента.
Законо-изменяющиеся – это погрешности, величины которых изменяются по определенному закону при обработке каждой новой детали в партии. Обычно они вызваны износом инструмента.
9.2 Расчетно–аналитический метод исследования точности.
Применяют 2 метода исследования точности:
1) расчетно-аналитический;
2) опытно-статический;
Расчетно-аналитический метод состоит в том, что мы исследуем влияние управляемых факторов на точность обработки, а после активно управляя ими, повышаем точность обработки. Этим методом можно исследовать только систематические погрешности.
Систематические погрешности можнол разделить на :
- не зависящие от нагрузок на станок;
- зависящие от нагрузок на станок.
К первой групе относятся:
1) погрешности методического характера – это погрешности заведомо заложеные в кинематической схеместанка или в схеме обработки (погрешность шага резьбы или шага зубьев нарезаемых колес)
Например, при шлифовании плоских поверхностей торцом чашечного круга (рис 9.2) ось круга для улутшения условий резания и исключения прижогов.
Лекция №11.
Ко 2-ой группе погрешности в зависимости от работы станка относят:
1) погрешности, вызваные упругими деформациями системы СПИД. На их долю приходится от 20....80% всех погрешностей. Они, в основном, зависят от радиальной силы Ру и жесткости системы СПИД.
Под жесткостью подразумевают отношение приращения силы резания Ру к соответствующему перемещению замыкающего звена (резца):
|
j=∆Ρу ⁄∆у (кГс/мм) = (Н/м).
Расчитав Ру и зная жесткость j легко определить перемещение ∆у.
Погрешность ∆D:
∆D=2*∆у
2) Погрешности, вызваны износом инструмента. Это закономерно увеличивающаяся погрешность.
∆D=2*∆hз=2*hз*tgα1
3) погрешность, вызваная тепловыми деформациями система СПИД особенно в переходном режиме работы.
Для уменьшения этих погрешностей при точных работах станок в начале работы прогревают на холостых оборотах.
4) при черновой обработке в результате срезания большого слоя металла может произойти перераспределение внутрених напряжений, что вызывает коробление деталей.
Для уменьшения этих напряжений применяют искуственное и естественное старение.
Зная величину отдельных погрешностей, определяют суммарную или общую погрешность = векторной сумме отдельных погрешностей.
δоб=δ1+δ2+....+δn
δоб=√δ1²+δ2²+..+
1. Расчетно-аналитический метод позволяет определить влияние каждой из исследуемых погрешностей на точность обработки и активно управлять ими для повышения точности, но он не пригоден для исследования случайных погрешностей.
2. Опытно-статический метод пригоден для исследования только случайных погрешностей, а также систематических при разных способах обработки. Он не позволяет вскрыть источник погрешности и управлять ими, а только константирует какая партия заготовок более точная или какой метод обработки более точен.
Под экономичной точностью подразумевают точность и методы её достижения, которые обеспечиваются при найбольшей экономичности процесса.
Под достижимой точностью подразумевают максимальную точность, которую можно получить, не считаясь с экономичискими затратами.
Из графика на рис 9.8. следует, что с уменьшением допуска δ стоимость обработки резко увеличивается.
Если из нескольких способов технологически равноценых необходимо выбрать найболее рациональный то, например, используя график 9.9 можно показать, что в зоне больших допусков лучше обработать заготовки точением, а в зоне малых допусков – шлифованием.
Раздел 3. Обработка на металлорежущих станках.
Тема 10. Классификация металлорежущих станков.
МРС обозначается 3-я, 4-я цифрами и буквами 1-ая цифра – группа станка, 2-ая =- тип станка, 3-я или 3 и4 – это основной эксплуатационный параметр (размер).
Буква после 1-ой, иногда 2-ой цифры означают модернизацию.
Буква в конце – обозначает модефикации.
16К20: 1 – группа «токарные станки»;
6 – токарно-винторезный;
20 – высота центров 200 мм.
2Н125: 2 – сверлильные и расточные станки;
1 – вертикальный;
25 – максимальный диаметр сверления отверствия в стали (мм).
6Н82: 6 – группа фрезерных станков;
8 – горизонтальный фрезерный тип;
Все станки разделяют на 9 групп:
1. токарные;
2. сверлильные расточные;
3. станки для абразивной обработки;
4. комбинированые станки;
5. зубо- и резьборежущие станки;
6. фрезерные станки;
7. строгальные, долбёжные и протяжные станки;
8. отрезные станки;
9. разные станки;
Станки с ЧПУ.
Это МРС, которые по наперёд заданой программе программоносителем выполняет следующие работы:
- выдерживание размера и профиля обработки;
- автоматическое изменение n,S;
- автоматическая замена инструмента;
- автоматическая корректировка начального положения инструамента и эквидистанты.
В зависимости от уровня автоматизации модели станков с ЧПУ обозначается буквой Ф с цифрой, которая проставляется в конце обозначения модели станка.
Ф1 – станки с предварительным набором координат и цифровой инденксацией положения рабочего органа станка.
Ф2 – станок с позиционной системой управления.
Ф3 – станок с непрырывной (контурной) системой управления.
Ф4 – станок больших технологических возможностей (обр-щие центры) с универсальной системой управления.
По способу замены инструмента станки с ЧПУ условно разделяют на 3 группы:
1. С ручной заменой инструмента, в которой запрограмировано только получение размера, профиля обработки и величина S (вертикально-фрезерные станки).
2. С поворотной многопозиционной револьверной головкой (6-ти позиционный, иногда 8-ми).
3. Станки с магазинами для инструмента. У этих станков практически запрограмирован практически весь тех процесс.
Для управления станками применяют числовые методы управления:
1. П – позиционная предназначена для перемещения исполнитльных органов станка (стол, инструмент) и с одной точки в другую без управления траекторией перемещения. пРименяют на сверлильных расточных станках.
2. Н – непрырывная (контурная) система управления. Предназчена для обработки по сложному непрерывному контуру. Применяют на токарных и фрезерных станках.
3. У – универсальная система управления(позиционно-контурная).
Системы управления обозначается одной из этих букв и тремя цыфрами:
1 – количество управляемых координат;
2 – количество одновременно управляемых координат;
3 – система привода:
1 – шаговый;
2 – следящий или следяще-регулируемый (с обратной связью)
Тема 11. Обработка на станках токарной группы.
Она включает следующие типы станков:
10 – специализированые токарные автоматы и полуавтоматы;
11 – одношпиндельные;
12 – многошпиндельные;
13 – токарно-револьверные;
14 – токарно-отрезные;
15 – токарно-карусельные;
16 – токарно-винторезные и лобовые;
17 – токарные многорезцовые;
18 – токарные для фасонной обработки;
19 – разные токарные.
11.1 Обрабортка на токарно-винторезных станках.
(рис 11.1)
ТВ станки состоят из передней и задней бабки, суппорта. Предназначены для обработки наружных и внутренных поверхностей вращения.
Применяются в ЕП, МСП и реже СП. ГРД – вращение заготовки.
Применяется несколько способов обработки конических поверхностей (рис 11.3);
а) обработка недлинных конусов шириной 50 – 70 мм широким резцом с поперечной подачей;
б) обработка точных, коротких конусов при повороте верхних салазок суппорта;
в) обработка длинных пологих конусов α≤10º при смещении заднего центра в поперечном сечении (« – « низкая точность поверхности и износ конусов);
г) обтачивание длинных пологих конусов с помощью копира.
Конические и фасонные поверхности обрабатывают на станках сЧПУ при одновременной продольной и поперечной подаче.
Резцы применяются в поворотном 4-х позиционном резцодержателе.
Осевой инструмент устанавливают в коническое отверствие пиноле с задней бабкой.
Заготовки устанавливакют в патронах, в патронах с поджимом задним центром, в центрах, на оправках в патронах с поддержкой люнетом на планшайбах, в спецприспособлениях, на суппорте станка.
Изучение способов устройств для крепления заготовки (рис 11.6 – 11.21)
При обработке на токарных станках различают:
- черновые точения (обеспечивающие 12 квалитет точности и Ra 20....40)
- чистовые точения (10 – 11 квалитет точности и Ra10 – 1.25 мкм)
|
- тонкое точение ( 8 – 10 квалитет точности Ra 0.32 – 1.25 мкм).
Наклоняют под углом α и в результате получают не плоскую, а волнообразную поверхность. Величину методической погрешности легко определить.
2) погрешность, вызваную неточностью оборудования (не паралельность оси шпинделя и направляющей, несоосность оси шпинделя и задней бабки, не перпендикулярность оси фрезы и стола и т. д.).
Эти погрешности вызваны неточностями изготовления станков и оговорены в ГОСТах:
- торцовые и радиальные биения шпинделя 0,010 –0,015 мкм;
- направляющие МРС паралельные 0,02 мм/1 м.
Все станки разделяются на 5 групп точности:
Н – нормальной 1 – величина погрешности изготовления;
П – повышенной 1/1,6;
В – высокой 1/1,6²;
А – особо высокой 1/1,6³;
С – особо точные (мастер станки) 1/1,6 – 1/6,55.
Погрешности станков в основном вызывают при обработке отклонения формы поверхности и взаиморасположение поверхностей.
3) погрешности, вызваные неточностью приспособлений (рис 9.3). они в основном сводятся к погрешностям базирования, легко опр-ся и устраняются.
4) Погрешности вызваные неточностью мерного инструмента ( развертки, протяжки, шпоночные фрезы). Эти погрешности устраняются правильным подбором инструмента.
Лекция №12
Обработка на токарно-карусельных станках.
ТК предназанчены для обработки средних и крупных заготовок большого диаметра и не большой высоты.
Применяются станки с диаметром планшайб 0,5....16 метров.
Основная характеристика станка:
Диаметр планшайбы 1512 – диаметр 120 мм, 1525 – диаметр 250 мм.
ГДР – вращение стола – планшайбы вместе с заготовкой вокруг вертикальной оси.
Заготовки крепятся на планшайбе 4 кулачками с индивидуальным приводом и с выверкой непосредственно на станке.
Обработка на токарно-револьверных станках.
ТР станки применяют для изготовления относительно сложных деталей с большим числом поверхностей.
От ТВ станков отличаются тем, что вместо задней бабки установлен револьверный суппорт с многопозиционной револьверной головкой. Благодаря быстрому гидрозажиму заготовки, обработки по упорам автоматическому переключению n, S при смене инструмента, одновременной обработке двумя суппортами производительность обработки в несколько раз выше, чем на токарных станках.
На ТР станках обрабатывают заготовки диаметром 100 мм или штучные заготовки с диаметров над суппортом 420 мм, с диаметром над станиной 630 мм.
Крепление заготовок всегда консольное в патронах 3-х кулачковых.
Различают станки ТР с вертикальной и горизонтальной осью вращения заготовки. Первые более тяжелые (рис 11.23, 11.24а) имеют 6-ти позиционную револьверную головку, осуществляющую только продольную подачу и резцовый суппорт с 4-х позиционным резцодержателем с продольной и поперечной подачей. Вторые более легкие (рис 11.24б) резцового суппорта не имеют, но имеют многопозиционную схему наладки (рис 11.25).
Для повышения точности, не рекомендуется на одной позиции выполнять черновую и чистовую обработку.
Обработка на токарных многорезцовых полуавтоматах.
17 – 7-й тип станков включает:
- горизонтальные многорезцовые ПА;
- горизонтальные гидрокопировальные станки и ПА;
- горизонтальные многорезцовокопировальные ПА;
- вертикальные многорезцовые ПА.
Обработка на многорезцовых ПА.
Эти станки (рис 11.26) имеют 2 суппорта. Передний жесткий суппорт имеет только продольную подачу и предназначен для одновременной продольной обработки нксколькими резцами (рис 11.27а). он врезается под углом 30º к заготовке.
Задний, менее жесткий, суппорт имеет только поперечную подачу и предназначен для подрезания торцов, снятия фасок сразу несколькими резцами.
Оба суппорта могут работать одновременно.
1А720; 1А730 ( диаметр обработки соответственно 200 и 300 мм).
Станки предназначены для обработки разных наружных поверхностей вращения заготовок, установленых в центрах и на оправках. Применяются в МП и КСП. Точность обработки – 12 – 11 квалитет, но не выше 9-го.
В зависимости от формы обрабатываемых поверхностей различают 3 схемы обработки:
а)
Lpx = lmax =l1
Схема деления длины обработки. Применяется при приблизительно одинаковой длине ступеней.
б)
Lгрх = l1 +l2 +l3
Схема деления длины максимальной ступени. Применяется при разной длине ступени и тогда найбольш длинную обрабатывают несколькими резцами.
Недостаток: в месте стыка поверхностей, обработаные разными резцами получают уступ, поэтому способ не пригоден для чистовой обработки.
в) способ деления припуска. Применяют при обработке коротких жестких заготовок с большим припуском на обработку, а также заготовок из проката.
Недостаток: оброботка не всегда возможна, так как в исходном положении мешает задняя бабка.
Применяют при партии деталей не менее 10 штук, время на наладку станка tнал = 5К + 10 мин, где К – количество резцов наладки. Для наладки применяют эталонные детали.
Особенности расчета режимов.
1. из-за больших сил резания и недостаточной жесткости системы СПИД приходится часто уменьшать подачу в 2 – 3 раза по сравнению с одноинструментной обработкой.
2. Из-за недостаточной мощности оборудования приходится ограничивать число резцов участвующих в работе и уменьшать скорость резания до 30 – 50 м/мин и замене твёрдосплавных резцов быстрорежущими.
При многорезцовой обработке чтобы уменьшить затраты времени на перемену резцов увеличивают период стойкости заготовки.
| Количество резцов наладки | 6 – 12 | 13 - 20 | |
| Т, часов |
Порядок расчета режима резания.
1. разработка схемы наладки (назначение, количество резцов, обработанная поверхность, определяющая длину хода каждого резца)
2. назначают глубину резания для каждого резца, стараясь по возможности снять весь припуск за один проход.
3. Назначают максимально возможную подачу. Учитывают, что при черновой обработке подача ограничевается прочностью и жесткостью элементов системы СПИД. При чистовой подача ограничивается шереховатостью обрабатываемой поверхности. Расчет прочности и жесткости элементов системы СПИД выполнены исходя из нагрузок на все резцы. Если мощности станка недостаточно, то уменьшают скорость резания, но не подачу.
4. Назначают период стойкости инструмента Т, определяют скорость резания и частоту вращения для каждой обрабатываемой поверхности. Применяют меры к выравниванию частоты вращения и назначают наиболее подходящую.
5. Определяют силы и мощность резания и производственного станка (нужно учесть количество одновременно работающих инструментов).
Обработка на гидрокопировальных полуавтоматах.
Эти станки рис 11.30 имеют также 2 суппорта – верхний более жесткий имеет только продольную подачу и предназначена для обрабртки наружной поверхности одним резцом, при это щуп гидрокопировального устройства скользит по копиру и резец получает соответствующее перемещение. Нижний имеет только поперечную подачу и предназначен для обработки несколькими резцами.
Оба суппорта работают паралельно. Для повышения жесткости системе СПИД принято левое вращение заготовки.
Заготовки обычно крепятся в центрах, иногда в патроне или на оправках.
Эти станки имеют ряд приимуществ перед предыдущим:
1. Наладка резца производится по одной шейке эталонной детали, а остальные размеры получаются по копиру. Наличие 4-х позиционного копировального барабана позволяет быстро менять копиры.
2. На этих станках скорость резания 100 – 200 м/мин и применяют твёрдоплавные инструменты.
3. Точность обработки 0.02....0.05 мм (на диаметр) и обеспечивается шереховатость поверхности.
4. Наличие одного резца с φ = 90˚ позволяет обработать нежесткие заготовки.
5. Эти станки легко встраиваются в автоматные линии.
Поэтому гидрокопировальные станки применяются в ССП, вКСП и, даже, в МП, иногда в МСП.
Обрабатываются приимущественно длинные детали: валы, штоки и т. д.
Обработка на токарных автоматах.
Автоматы – станки, в которых полностью автоматизированы главные и вспомагательные давления, а функции станочника к перидической загрузке прутков или заготовок в магазин и выборочному контролю размеров обработки.
Если загрузка заготовок штучная – то это полыавтоматы. Токарные автоматы разделяются на:
- одношпиндельные;
- многошпиндельные;
Из одношпиндельных применяются 3 вида: револьверные, фасонноотрезные (поперечнофасонные) и продольнофасонные.
Обработка на многошпиндельных полуавтоматах.
Они разделяются на автоматы паралельного и последовательного действия.
Автоматы паралельного действия представляют собой как бы несколько простейших фасонноструйных автоматов, обьеденёных в одно целое.
На каждом шпинделе позиции выполнено полное изготовление детали и за цикл обработки количество готовых деталей ровняется числу шпинделей – это автоматы ограниченых технологических возможностей.
Автоматы последовательного действия разделяются на горизонтальные и вертикальные.
Горизонтальные автоматы 1218 – 6, 1225 – 4, 1240 – 8, 1290 – 6.
Эти станки имеют 4 – 6 – 8 шпинделей, которые осуществляют ГДР. Максимальный диаметр обработки прудка 125 мм, длина обработки меньше 250 мм.
Заготовки крепятся в цанговых патронах консольно, могут крепиться в трех кулачковых патронах, так как называется патроным автоматом.
На каждой позиции имеем поперечный суппорт с приводом от индивидуального кулачка.
На главной оси станка установлен один общий продольный суппорт станка, котрый осуществляет продольную подачу.
Частота вращения всех шпинделей одинакова и при нарезании резьб применяют специальные резьбонарезные установки.
Время наладки 3 – 5 часов, поэтому применяют в МП и КСП. Точность обработки 12 – 11 квалитет, но не выше 9-го.
Вертикальные многошпиндельные полуавтоматы (рис 11.36) предназначены для обработки заготовки диаметром меньше 630 мм и высотой 275 мм. Эти станки имеют вертикальную колонну (2) с направляющими, вокруг которой может поворачиватся горизонтально стол (3) с 4, 6, 8 позициями.
ГДР – вращение шпинделей с заготовками. Найбольше часто заготовки крепятся в 3-х кулачковых патронах. Напротив, к шпинделям за исключением 1 загрузок на колонне установлен резцовый суппорт, осуществляющий вертикальную подачу, горизонтальную подачу и подачу под углом.
На суппортах можно устанавливать дополнительный суппорт, тогда часть резцов может осуществлять вертикальную подачу, а часть горизонтальную.
Каждый шпиндель имеет свою частоту вращения. Каждый суппорт имеет соосное со шпинделем коничное отверствие для свёрл, зинкеров и т.д. это станки очень больших технологических возможностей. Точность обработки 9 – 10 квалитет, а при применении мерного инструмента до 7-го. Шереховатость 2.5.
Применяются в КСП, МП, ССП. Схема наладки и выполнения работ на рис 11.37.
Пути повышения производительности на станках токарной группы.
1. Применение групповых наладок, позволяет уменьшить время на переналадку.
2. Применение паралельной обработки несколькими суппортами.
3. Применение многоинструментных наладок, когда одновременно работает до 6 – 8 инструментов.
4. Применение твёрдосплавного фасонного и комбинированного инструмента.
5. Тщательная обработка технического процесса.
6. Выравнивание времени обработки на разных позициях.
7. Применение 2-х цикловой обработки.