Рис. 5 Измененный граф размерных связей в направлении Z.

В процессе механической обработки деталь может подвергаться различным внестаночным операциям. Например: термообработка поверхностей, слесарные операции (снятие заусенцев, предварительная сборка и разборка и т.п.), межоперационный контроль детали, снятие внутренних напряжений (открепление заготовки) и т.п. Но не всегда эти операции являются внестаночными, т.к. контроль и слесарные некоторые операции могут быть частью каких либо операций.

Исходя из вышесказанного и учитывая, что деталь не подвергается термообработке или снятию внутренних напряжений, можно заключить, что нет необходимости деления процесса обработки на стадии. Весь процесс механической обработки происходит в 1 стадию.

Для упрощения последующего проектирования обрабатываемые поверхности детали рекомендуется объединить в группы сходные по конструкторским и технологическим признакам (для формирования идентичных планов обработки). Результаты формирования групп и характеристики поверхности детали содержатся в таблице 2. Исходя из функционального назначения поверхностей детали, особенностей их конфигурации и требований чертежа некоторые поверхности объединены в комплексы (крепежные отверстия 14к и 15к). Также следует выделить поверхности, которые рекомендуется обрабатывать совместно, т.к. эти поверхности связаны требованиями взаимного расположения поверхностей (поверхности 1, 5, 9).

Следует заметить, что ни одна из поверхностей не подвергается термообработке в процессе механической обработки детали.

Таблица 2

Характеристика поверхностей и объединение                   их в группы

Плоские поверхности

Отверстия цилиндрические

Все обрабатываемые цилиндрические поверхности имеют отношение длины к диаметру меньше 5.

Крепежные отверстия

Доступность поверхностей для обработки с различных координатных направлений и распределение поверхностей по сторонам обработки представлены соответственно в таблицах 3 и 4.

Таблица 3

Доступность поверхностей для обработки с разных координатных направлений

          * - возможно при специальной оснастке

Таблица 4

Распределение поверхностей по сторонам обработки

Из таблиц 3 и 4 видно, что деталь в направлениях +X  и –X не обрабатывается, и что деталь возможно обработать с 3-х направлений: +Y, -Y и +Z.

2.2.                     Технические предложения по проектированию процесса обработки

1.     Технологический процесс проектируется как единичный.

2.     Организация производства будет производиться по принципу предметно-замкнутых участков в цехе. Т.е. участок токарных станков, фрезерных станков, горизонтально-расточных станков, сверлильных станков и т.п.

3.     Заготовка получается путем литья в песчаные формы. Формование происходит по деревянным моделям машинным способом. Общие припуски и напуски назначаются по справочной литературе. Термообработке заготовка не подвергается, контроль осуществляется в соответствии с техническими требованиями к заготовке ТПП 1-033. Специальные операции по подготовке заготовки до механической обработки не производятся.

4.     Данный процесс механической обработки детали проектируется для использования в процессе горизонтально-расточного станка с ЧПУ (ИР320ПМФ4). На стане целесообразно обрабатывать партии заготовок по 15 – 20 штук. При этом загрузка станка будет приблизительно 1,5 – 2 смены. Хотя для обработки данной детали можно использовать станки разных типов как для обработки поштучно, так и партиями.

5.     При обработке детали специальный режущий инструмент можно не использовать. Рекомендуется использовать универсальный режущий инструмент. Но из-за сложной конфигурации детали целесообразнее использовать специальную оснастку для установочного базирования. Т.к. выверочное базирование будет применять не удобно из-за сложной установки и закрепления заготовки.

6.     Размеры целесообразнее получать автоматически (на настроенном станке). Хотя при применении план-суппорта на станке без ЧПУ (как возможный вариант) возможно индивидуальное получение размеров для каждой детали.

7.     Контроль точности размеров, формы поверхностей необходимо производить универсальными средствами (индикаторными нутромерами, микрометрами, возможно калибрами). Контроль шероховатости нужно проводить по эталонам. Точность взаимного расположения поверхностей можно производить как универсальными средствами, так и специальными (с помощью контрольно-измерительной машины, инструментального микроскопа или специального контрольного приспособления).

8.     При обработке необходимо концентрировать переходы на операциях для обеспечения необходимой точности взаимного расположения поверхностей, а также для понижения погрешностей базирования путем уменьшения установов.

9.     При заданном количестве деталей в год не целесообразно использовать автоматизацию технологического процесса или его отдельных элементов.

10. Применение прогрессивных и малоотходных методов производства (таких как, например литье под давлением или по выплавляемым моделям) нецелесообразно при заданной программе выпуска.

2.3.                     Проектирование объема обработки

2.3.1.   Выбор возможных видов обработки для групп поверхностей

Выбор возможных видов обработки для групп поверхностей представлен в табличном виде. В таблице 5 представлены возможные виды обработки для групп поверхностей (см. табл. 2) и указана несовместимость некоторых  видов обработки с условиями производства и со свойствами детали.

Т.е. методика выбора возможных методов обработки заключается в следующем. Для групп поверхностей, сходных по конструкторским и технологическим признакам выбираются возможные метода обработки и получения поверхностей. Далее некоторые из методов обработки исключаются как невозможные по тем или иным признакам. В результате отбора остаются возможные методы обработки для групп поверхностей. Результаты выбора возможных методов обработки представлены в таблице 6.

Таблица 5

Выбор видов обработки для групп поверхностей

Результаты выбора возможных методов обработки представлены в таблице 6.

Таблица 6

Результаты выбора возможных методов обработки для групп поверхностей

2.3.2.  Выбор станков

Далее при проектировании объема обработки выбираются станки, на которых можно реализовать уже выбранные возможные методы обработки. Т.е. сначала выбираются возможные станки для реализации возможных методов обработки. Далее из множества станков исключаются те станки, которые не могут быть использованы по тем или иным признакам и оставляются те, которые могут быть рекомендованы. Выбор станков представлен в табличном виде (таблица 7).

Таблица 7

Выбор станков для реализации возможных видов            обработки

Результаты выбора станков приведены в таблице 8.

Таблица 8

Результаты выбора станков

2.3.3.  Формирование СТОК-групп

Анализируя результаты выбора методов обработки, станков и доступность поверхностей с тех или иных направлений составляются СТОК – группы (станочные однокоординатные группы). СТОК-группы оформляются в табличном виде, т.е. из таблицы видно какая поверхность, на каком станке, и с какого направления обрабатывается. В таблице 9 представлена общая (комплексная) информация для проектирования СТОК-групп. Из таблицы 9 видно на каком станке, с какого направления и какие поверхности в принципе можно обработать.

Таблица 9

Исходная информация для проектирования СТОК-групп

Из таблицы 9 видно, что все поверхности возможно обработать с 3 направлений и это можно сделать на двух конкурирующих станках (токарном и горизонтально-расточном). При составлении СТОК – групп необходимо предусмотреть совместную обработку поверхностей  5, 9. Эти поверхности могут быть обработаны совместно только на горизонтально-расточном станке, на нем же могут быть обработаны  поверхности 8, 4, 3, 7. Поэтому целесообразно все эти поверхности обрабатывать на горизонтально-расточном станке с ЧПУ (например, ИР320ПМФ4). А окончательную обработку отверстий 14к и 15к проводить на настольно-сверлильном станке. Хотя требуемая точность взаимного расположения может быть достигнута при обработке поверхностей 1 и 5, 9 на различных станках.

Но поверхности 15к и 14к (сверление и нарезание резьбы М6) нецелесообразно обрабатывать на этом станке, т.к. стоимость 1 часа его работы стоит дороже, чем сверлильного станка (тем более настольно-сверлильного), на котором также можно реализовать эти операции. Но при обработке поверхностей 14к и 15к на сверлильном станке необходима разметка или специальное приспособление – кондуктор. И производить обработку поверхностей 1 и 2 также нецелесообразно. Для этого пришлось бы использовать достаточно сложное установочно-зажимное приспособление. Проще обработать эти поверхности на вертикально-фрезерном станке, тем более что это дешевле.

Для точной связи обрабатываемых и необрабатываемых поверхностей необходимо сориентировать заготовку таким образом, чтобы требования взаимного расположения этих поверхностей выполнялись. Этого можно добиться путем разметки или применением специального установочно-зажимного приспособления. При обработке поверхностей 2 и 15к они будут являться чистыми установочными базами при установке на ИР320ПМФ4. Т.е. сначала обрабатывают эти поверхности на вертикально-фрезерном и сверлильном станке. И на следующей операции эти поверхности будут комплектом баз.  Таким образом, на расточной операции крепежные отверстия выполняют роль технологических искусственных баз. Базирование на этой операции происходит на плоскость и 2 пальца.

При невозможности использования обрабатывающего центра ИР320ПМФ4 можно проводить обработку деталей на универсальном оборудовании. Исходная информация для формирования СТОК-групп при использовании ИР320ПМФ4 и универсального оборудования представлена соответственно в таблицах 10 и 11.

Таблица 10

Исходная информация для формирования СТОК-групп при использовании ИР320ПМФ4

Таблица 11

Исходная информация для формирования СТОК-групп при использовании универсального оборудования

Проектирование механической обработки на универсальном оборудовании рассматриваться не будет. Ниже представлены СТОК-группы на основании таблицы 10.

СТОК-группы являются группами поверхностей, обрабатываемых на одном станке с одного направления. Но для проектирования последовательности обработки необходимо знать с чего начать обработку. Т.е. нужно оценить, как обрабатывать  и при этом на что базировать, что обрабатывать сначала, а что после.

При решении задачи проектирования последовательности обработки нужно оценить, каким образом базировать каждую СТОК-группу, т.е. какого количества связей нужно лишить заготовку, чтобы обработать ту или иную СТОК-группу.

Нужно также проанализировать все СТОК-группы в целом, для решения задачи структуры операций. Т.е. все СТОК-группы обрабатывать в разные операции или в одну операцию и несколько установов, или в несколько позиций.

2.3.4.  Расчет межпереходных размеров

Исходя из требований чертежа и справочной литературы о достижимой точности при различных видах обработки, можно заключить, что все поверхности (кроме поверхностей 5, 9 и 12) обрабатываются в один переход. А поверхности 5, 9 и 12 нужно обрабатывать в 3 перехода. Для знания информации о межпереходных состояниях заготовки необходимо произвести расчет межпереходных размеров для данных поверхностей, т.е. нужно определить припуски на механическую обработку.

Припуск на обработку поверхностей детали может быть назначен по соответствующим справочным таблицам, ГОСТам или на основе расчетно-аналитического метода определения припусков.

ГОСТы и таблицы позволяют назначать припуски независимо от технологического процесса обработки детали и условий его осу­ществления. И поэтому в общем случае являются завышенными, содержат резервы снижения расхода материала и трудоемкости изготовления детали.

При расчете припусков воспользуемся расчетно-аналитическим методом, который базируется на анализе факторов, влияющих на припуски предшествующего и выполняемого переходов технологического процесса обработки поверх­ности. Расчетные формулы, справочные данные и методика расчета изложена в справочной литературе.

Расчет припусков для поверхности 9.

Поверхность 9: отверстие Æ 40 Н9 (40 ^+0,062)

Минимальный припуск определяется по формуле (1):

                              (1)

где     R_zi-1 – высота неровностей профиля на предшествующем переходе;

          h_i-1 – глубина дефектного поверхностного слоя на предшествующем переходе;

          D_Si-1 – суммарное отклонение расположения поверхности (отклонение от параллельности, перпендикулярности, соосности, симметричности, пересечения осей) и в некоторых случаях отклонение формы поверхности на предшествующем переходе;

          e_i – погрешность установки заготовки на выполняемом переходе.

Результаты расчетов заносятся в карту расчета припусков на обработку (таблица 11).

Таблица 11

Карта расчета припусков

Проверка расчета осуществляется по формуле (2):

Tdз – Тdд = 2z_0min – 2z_0max                                                       (2)

где     Tdз – допуск на заготовку;

          Тdд – допуск на готовую деталь;

          2z_0min – общий минимальный припуск;

          2z_0max - общий максимальный припуск.

Проверка расчета:

2500-62=4910-2472=2438 мкм.

Схема припусков изображена на рисунке 6.