Разработка дипломного проекта

 

5.1 Решение технологических задач

 

5.1.1 Изучение объекта производства и критический анализ предъяв-

ляемых к нему требований

Объектами производства могут быть машина в целом, отдельный узел машины, отдельная деталь или группа деталей, именуемые изделиями. Независимо от характера изделия решение технологических задач начинают с изучения его служебного назначения и критического анализа предъявляемых к нему технических требований.

Любую машину создают для осуществления определенного технологического процесса. Поэтому выявление служебного назначения машины начинают с изучения технологического процесса, для выполнения которого она предназначена, и продукции, которую она должна производить.

В формулировке служебного назначения машины должна быть отражена не только общая задача, для решения которой она предназначена, но и данные, конкретизирующие и уточняющие ее. К их числу относятся сведения о производимой продукции:

- вид, размеры, материал, требования к качеству и т.п.;

- требования к производительности, мощности, надежности,
долговечности машины и пр.;

- перечень условий, в которых предстоит работать машине и др.

В совокупности эти показатели составляют требования к качеству машины и должны быть выражены не только в описательной, но и количественной форме: в виде номинальных значений показателей допусков, ограничивающих их отклонения от номиналов.

Свое служебное назначение машина выполняет при помощи различного рода связей, действующих между ее исполнительными поверхностями. Показатели этих связей, именуемые техническими требованиями, функционально связаны с показателями качества машины. При анализе соответствия технических требований служебному назначению машины следует сделать переход от показателя качества машины к показателям соответствующего вида связи, производя расчет номиналов и допусков.

Проработка этих вопросов в дипломном проекте важна тем, что показывает, насколько его автор владеет методом анализа и выявления исходных данных для обеспечения требуемого качества машины или сборочной единицы в проектируемом технологическом процессе их изготовления. Следует иметь в виду, что недочеты технических требований не могут быть восполнены технологией, так как она окажется нацеленной на достижение неверного результата.

Подход к формулировке служебного назначения детали и суть анализа соответствия ему технических требований будут изложены ниже.

 

5.1.2 Изучение объема выпуска изделий и выбор вида организации производственного процесса

Выбор вида организации производственного процесса теснейшим образом связан с особенностями и объемом выпуска производимой продукции.

При объеме выпуска, позволяющем организовать производство изделий с определенным тактом и при этом полностью загрузить основное технологическое оборудование, используют поточный вид организации производственного процесса. Такой вид организации производственного процесса характерен для массового и крупносерийного производства, где номенклатура изделий ограничивается одним или несколькими наименованиями, а объем их выпуска в год составляет сотни тысяч и более штук.

В среднесерийном, мелкосерийном и единичном производствах, где номенклатура изделий широка, применяется непоточный вид организации производственного процесса. В этом случае каждая единица технологического оборудования и рабочие места используются для выполнения операций по изготовлению различных изделий.

Отнесение производства к тому или иному типу с учетом объема выпуска изделий весьма условно. Например, производство тяжелых машин в объеме несколько штук в год, но в течение нескольких лет по неизменяемым чертежам может быть отнесено к серийному или даже крупносерийному.

Каждый вид организации производства применительно к процессам сборки изделий и изготовления деталей имеет свои формы, о выборе которых будет изложено ниже.

 

5.1.3 Анализ технологичности конструкции изделия

Под технологичностью машины или детали понимается свойство их конструкции, позволяющее в полной мере использовать при изготовлении наиболее экономичный технологический процесс, обеспечивающий полное качество при надлежащем количественном выпуске.

Таким образом, анализ технологичности изделия проводят с точки зрения затрат живого и овеществленного труда на его изготовление, возможных при разных вариантах конструкции изделия. При этом внесение изменений в конструкцию не должно ухудшать качество изделия, обеспечение которого является непременным условием.

Заключение о технологичности конструкции изделия тесно связано с объемом его выпуска в единицу времени и по неизменяемым чертежам. Конструкция, технологичная при одном объеме выпуска, может оказаться нетехнологичной при другом объеме. Это объясняется тем, что при разных объемах выпуска применяется разное технологическое оборудование, эффективное использование которого возможно лишь при наличии у изделия соответствующих конструктивных свойств. Не следует смешивать понятия о технологичности и экономичности конструкции изделия. Оценка экономичности конструкции учитывает все затраты на производство изделия, в том числе и затраты на материал. Понятие технологичности конструкции связано лишь с затратами на осуществление технологического процесса. Поэтому не всегда конструкция изделия, считаемая технологичной, оказывается и экономичной.

5.1.4 Разработка технологического процесса сборки изделия

При разработке технологического процесса сборки изделия необходимо стремиться достичь экономичным путем соответствия собранного изделия его служебному назначению. Для этого технологический процесс должен обеспечивать, прежде всего, соблюдение технических требований к изделию при минимальных затратах на сборку и при высокой производительности производственного процесса.

Выбор формы организации производственного процесса сборки. Ранее принятое решение о виде организации производственного процесса сборки изделия должно быть дополнено выбором формы организации. И поточное, и непоточное производство может быть как стационарным, так и подвижным.

Обоснование выбора вида и формы организации производственного процесса сборки изделий может быть получено в результате технико-экономического расчета.

Выбор методов достижения требуемой точности изделия может быть сделан в результате расчета размерных цепей с замыкающими звеньями, точность которых обусловлена техническими требованиями к изделию.

При отсутствии данных о требуемой точности составляющих звеньев расчет размерной цепи сводят к выбору экономичного метода достижения требуемой точности замыкающего звена и расчету допусков, ограничивающих отключение составляющих звеньев.

Разработка технологического процесса сборки изделия включает в себя уста­новление последовательности сборки, составление маршрута, нормирование перехо­дов, определение количества рабочих мест, компоновку операций из переходов, выбор средств механизации или автоматизации сборочных работ, составление циклограммы сборки, планировку цеха или участка, оформление технологической документации.

Последовательность сборки изделия определяют с учетом конструктивных особенностей и принятых методов достижения точности. Разработку последова­тельности сборки начинают с мысленного расчленения изделия на сборочные еди­ницы: узлы, подузлы, комплекты. Сначала намечают последовательность общей сборки изделия, затем отдельных сборочных единиц.

Последовательность сборки изделия показывают в виде схемы сборки.

 

5.1.5 Разработка технологического процесса изготовления детали

Целью технологического процесса является изготовление качественной детали при наименьших затратах труда и наивысшей его производительности. Под качеством детали понимается соответствие ее служебному назначению свойств материала (химического состава, структуры, зернистости, качества поверхностных слоев, структуры остаточных напряжений в объеме материала) и показателей геометрической точности (размеров, расстояний, относительного поворота и формы поверхностей).

Разработка технологического процесса изготовления детали ведется в определенной последовательности и включает в себя:

1. Изучение служебного назначения детали и критический анализ технических требований и норм точности.

2. Выбор вида и формы организации производственного процесса.

3. Анализ технологичности конструкции детали.

4. Обоснование выбора полуфабриката или технологического
процесса получения заготовки.

5. Обоснование выбора технологических баз.

6. Выбор способов и обоснование количества переходов по обработке поверхностей заготовки.

7. Обоснование последовательности обработки поверхностей заготовки (составление маршрута).

8. Расчет припусков, межпереходных размеров и допусков.

9. Оформление чертежа заготовки.

10. Назначение режимов обработки.

11. Нормирование переходов.

12. Компоновку из переходов операций, определение их структур и выбор технологического оборудования.

13. Оформление технологической документации.

14. Оформление технических заданий на проектирование специального оборудования и технологической оснастки.

Служебное назначение детали изучается по чертежам детали и изделия, в состав которого она входит.

При этом необходимо выявить не только функции, которые должна исполнять деталь, но и функции ее поверхностей. Следует выяснить, какие поверхности детали являются исполнительными, основными и вспомогательными базами, свободными. Описание служебного назначения детали должно быть включено в расчетно-пояснительную записку. Анализ соответствия технических требований и норм точности служебному назначению детали проводят в качественном и количественном аспектах.

При анализе технических требований с качественной стороны, прежде всего, следует обратить внимание на правильность простановки размеров на чертеже детали. При этом следует исходить из того, что служебному назначению детали может соответствовать единственный правильный вариант простановки размеров: на чертеже детали должны быть проставлены те размеры, которыми деталь участвует в работе изделия.

Первой должна быть подвергнута анализу правильность увязки относительного положения поверхностей, составляющих комплекты баз. Поскольку любой комплект баз представляет собой прямоугольную систему координат, требования к относительному положению баз следующие:

- в комплекте из установочной, направляющей и опорной баз:
направляющая база должна быть перпендикулярна установочной базе, а
опорная база – перпендикулярна к установочной и направляющей базам;

- в комплекте из двойной направляющей и двух опорных баз: одна из опорных баз должна быть перпендикулярна оси поверхности, выполняющей роль двойной направляющей базы, опорная точка другой опорной базы должна лежать в плоскости, проходящей через ось двойной направляющей базы;

- в комплекте из установочной, двойной опорной и опорной баз: ось поверхности двойной опорной базы должна быть перпендикулярна установочной базе, опорная точка опорной базы должна лежать в плоскости, проходящей через ось двойной опорной базы.

Увязка относительного положения комплектов баз сводится к установлению относительного положения систем прямоугольных координат, определяемого координатами начала координируемой системы и тремя углами, учитывающими ее угловое положение. Эти величины, являющиеся шестью независимыми параметрами, представляют собой размеры, которые должны быть проставлены на чертеже детали.

Для увязки относительного положения комплектов баз должно быть избрано начало отсчета. В зависимости от служебного назначения детали началами отсчета могут быть:

- комплект основных баз детали (например, у деталей типа валов);

- комплект вспомогательных баз, например поверхности направляющих станин станков.

В отдельных случаях начало отсчета приходится переносить с одних поверхностей на другие (например, в корпусах редукторов, имеющих цепную простановку размеров).

При анализе технических требований и норм точности с качественной стороны нельзя упускать из виду правильность формулировок, форму задания технических требований и их достаточность. Нельзя, например, задавать допуск в миллиметрах, ограничивающий относительный поворот поверхностей детали, без указания длины, на которой допускается указанное отклонение.

Численные значения размеров и допусков, ограничивающих их отклонения, могут быть найдены в результате расчета конструкторских размерных цепей. Для их выявления прежде необходимо выяснить, в решении какой задачи в изделии деталь участвует тем или иным размером, и найти замыкающее звено размерной цепи, при помощи которой решается эта задача. В решении любой задачи деталь может участвовать только одним своим размером, являющимся составляющим звеном соответствующей размерной цепи.

Относительное положение исполнительных и свободных поверхностей детали устанавливают по тем же правилам, что и положение баз в комплектах и самих комплектов баз.

Анализ технических требований должен подтвердить или опровергнуть их соответствие служебному назначению детали. В последнем случае чертеж детали должен быть скорректирован в отношении простановки размеров, значений норм точности, формы задания требований к точности.

Выбор вида и формы организации производственного процесса изготовления деталей подчинен объему их выпуска.

Если количественный выпуск позволяет полностью загрузить оборудование изготовлением деталей одного наименования, то следует избрать непрерывно-поточную форму организации производства.

В случаях, когда это условие невыполнимо, но объемы выпуска деталей, близких по служебному назначению, достаточно велики, такие детали объединяют в группы и производство организуют по принципу переменного потока.

Там, где сравнительно небольшое количество одноименных деталей неэкономично изготовлять поточными методами, создают технологически замкнутые участки с применением метода групповой технологии.

В мелкосерийном и единичном производствах организация производства сводится к созданию участков, объединяющих оборудование со сходным служебным назначением (например, участков из токарных станков, фрезерных станков и пр.).

Анализ технологичности конструкции детали ведется с целью выявления возможностей ее изготовления более экономичным путем за счет изменения конструкции, но при обязательном условии сохранения ее качества.

Таким образом, отработка конструкции детали на технологичность не затрагивает ни свойств материала детали, ни требований к точности геометрических показателей качества. Суждение о технологичности конструкции детали теснейшим образом связано с объемом ее выпуска, видом и формой организации производственного процесса.

Отработку технологичности конструкции детали необходимо вести в комплексе с другими деталями, входящими в состав сборочной единицы. Недопустимо, чтобы конструктивные изменения одной детали, усложнили бы изготовление других деталей и сборку сборочной единицы.

Технологичность конструкции детали может быть оценена количественно через подсчет технологической себестоимости без учета затрат на материал. В связи с этим не следует смешивать понятие технологичности конструкции детали с понятием ее экономичности. При оценке последней через технологическую себестоимость учитываются и затраты на материал.

Конструкцию детали отрабатывают на технологичность на протяжении всего процесса разработки технологии.

Главными факторами, от которых зависит выбор способа получения заготовки, являются:

- конструктивные формы готовой детали;

- материал, из которого должна быть изготовлена деталь;

- размеры и масса заготовки;

- количественный выпуск деталей в единицу времени и по неизменяемому чертежу;

- стоимость полуфабриката, используемого для получения заготовки;

- технологическая себестоимость получения заготовки избранным способом;

- расход материала и технологическая себестоимость превращения заготовки в готовую деталь.

Для избранного способа получения заготовки ее конструкция должна быть технологичной, что требует проведения анализа.

Критерием экономичности избираемого способа получения заготовки служит ее технологическая себестоимость, дополненная затратами на изготовление детали.

Обоснование выбора технологических баз ведут в два этапа. Сначала выбираются базы для обработки заготовки на большинстве операций и получения наиболее ответственных размеров детали. Затем выбирают базы для обработки заготовки на первой операции (первых операциях).

При выборе баз для обработки заготовки на большинстве операций необходимо выявить функции поверхностей детали и проанализировать размерные связи между ними, диктуемые служебным назначением детали. В результате анализа можно сделать один из следующих выводов:

1. Положение большинства поверхностей задано чертежом и наиболее строго лимитировано либо относительно основных баз, либо относительно одного из комплектов вспомогательных баз детали. В этом случае в качестве технологических баз на большинстве операций следует использовать поверхности, относительно которых задано положение большинства других поверхностей детали.

2. У детали отсутствуют размерные связи большинства ее поверхностей с каким-либо определенным комплектом баз. В этом случае по каждому размеру приходится решать, каким методом его следует получать: координатным или цепным.

Чаще оказывается более целесообразным применение координатного метода и в качестве технологических баз выбирают либо основные, либо вспомогательные базы, удовлетворяющие своими габаритными размерами и протяженностью требованиям к технологическим базам. Но при этом каждый цепной размер будет получаться через два координатных размера, что потребует перерасчета полей и координат середин полей допусков.

Цепной метод обычно используется для получения цепных размеров высокой точности. Но поскольку его применение связано со сменой технологических баз, то должна быть оценена погрешность установки заготовки и дополнительные затраты на приспособление.

3. Базирование заготовки, предопределяемое размерными связями
поверхностей, либо затруднено из-за малых габаритных размеров и
протяженности поверхностей, которые следовало бы использовать в
качестве технологических баз, либо оказывается невозможным из-за
конструктивных форм этих поверхностей.

В первом случае в качестве технологических баз могут быть использованы любые поверхности детали, удовлетворяющие своими размерами требованиям к технологическим базам, в том числе и обработанные свободные поверхности. Во втором случае приходится создавать специальные поверхности в виде платиков, центровых отверстий и т.п. и использовать их в качестве технологических баз на большинстве операций.

Во всех случаях получение цепных размеров координатным методом должно сопровождаться перерасчетом допусков.

4. При возможности обработки заготовки с одной установки в качестве технологических баз используют свободные необрабатываемые поверхности. Обоснование выбора технологических баз ведут по правилам выбора баз для обработки заготовки на первой операции.

Сделанный выбор технологических баз для обработки большинства поверхностей заготовки указывает на то, что ее обработку следует начинать с подготовки технологических баз. В связи с этим возникает задача выбора технологических баз для обработки заготовки на первой операции (первых операциях).

На первой операции технологического процесса решаются две группы важных задач: устанавливаются размерные связи между обрабатываемыми и остающимися необработанными поверхностями детали, а также происходит распределение припусков между поверхностями, подлежащими обработке. Результат решения любой задачи зависит от избранной схемы базирования заготовки на первой (первых) операции.

Для того чтобы выявить схему базирования, обеспечивающую удовлетворительное решение всего комплекса задач, необходимо:

1. Составить список задач, решение которых зависит от базирования заготовки на первой операции.

2. Наметить возможные варианты базирования заготовки.

3. По каждому варианту вскрыть размерные связи, при помощи которых в технологическом процессе будет решаться каждая задача.

4. Рассчитать технологические размерные цепи и определить ожидаемую точность размеров, из которых получение каждого составляет самостоятельную задачу.

5. Сопоставить ожидаемую точность размеров при намеченных вариантах базирования заготовки на первой операции и выбрать схему базирования, обеспечивающую наиболее приемлемое решение всех задач.

Выбор способов и обоснование количества переходов по обработке поверхностей заготовки предопределяет стремление превратить заготовку в деталь самым коротким и экономичным путем.

На выбор способов обработки влияют:

1. Конструктивные особенности детали и ее размеры.

2. Требования к качеству готовой детали.

3. Свойства заготовки.

4. Количество деталей, подлежащих изготовлению.

5. Технико-экономические показатели способов обработки.

Выбор способов и средств для обработки каждой поверхности заготовки ведут в направлении, обратном ходу технологического процесса (от готовой детали), и начинают с нахождения такой технологической системы, которая позволяет экономичным путем достичь необходимое качество материала и геометрическую точность детали. Однако избираемая технологическая система в состоянии обеспечить требуемое качество детали только при определенных входных значениях характеристик заготовки по тем же показателям, как и у готовой детали.

Для выявления требования к заготовке по показателю К качества необходимо воспользоваться передаточным отношением ζ_K технологической системы и через отношение определить поле допуска, ограничивающее отклонение показателя К заготовки.

Действуя аналогичным путем в отношении предшествующих переходов по обработке поверхности заготовки, можно выявить не только их состав, но и требования к входным значениям характеристик качества заготовки на каждом из переходов.

Ориентировочное представление о значениях передаточных отношений технологических систем по ряду показателей качества деталей можно получить в справочнике технолога-машиностроителя из таблиц точности обработки и качества поверхностей деталей.

Обоснование последовательности обработки поверхностей заготовки ведут с учетом конструктивных особенностей детали и требований к ее качеству, состава переходов по обработке поверхностей заготовки и ее базирования в технологическом процессе, необходимости термической обработки, условий организации производственного процесса и других.

Обработку заготовки обычно начинают с подготовки технологических баз. При этом базирование заготовки по необработанным поверхностям в направлении выдерживаемых размеров допускается лишь один раз.

В начале технологического процесса с заготовки удаляют наибольшие припуски, что способствует перераспределению остаточных напряжений в материале заготовки. Обычно при этом применяют мощные с относительно невысокой точностью станки.

Высокие требования к точности формы, относительного положения и размеров поверхностей детали вынуждают обрабатывать заготовки в несколько этапов с применением различных способов обработки. В отдельных случаях предварительную и окончательную обработку удается выполнить последовательно при одной установке заготовки. Однако чаще эти этапы разделяют, перенося отделочную обработку поверхностей на конец технологического процесса.

На последовательность и количество этапов обработки поверхностей заготовки влияют термическая и химико-термическая обработки. Неизбежная деформация заготовки в результате таких обработок вынуждает разделять предварительную и окончательную обработки, начиная последнюю с восстановления точности технологических баз. В конец технологического процесса выносят обработку легко повреждаемых поверхностей, например наружных резьб. Последовательность обработки поверхностей зависит также от соблюдения определенной очередности в образовании различных конструктивных элементов детали.

При проектировании технологических процессов для действующих заводов приходится считаться с принятым видом и формой организации производственного процесса, расстановкой и возможностями технологического оборудования. При любой организации производственного процесса необходимо стремиться к тому, чтобы намеченная последовательность выполнения переходов содействовала их концентрации на рабочих местах.

Намеченная последовательность обработки поверхностей заготовки позволяет составить маршрут технологического процесса изготовления детали в виде списка переходов с соблюдением последовательности их выполнения.

Расчет припусков, межпереходных размеров и допусков проводят для обеспечения условий выполнения переходов по обработке заготовки и достижения требуемого качества изготовляемой детали.

Минимально необходимый припуск Z _imin у заготовки для
выполнения каждого перехода определяют расчетно-аналитическим методом.

Поле допуска, ограничивающее отклонение припуска от его минимального значения, строго говоря, должно быть определено через отношение , где , – соответственно требования к точности заготовки на входе и выходе заготовки из технологической, системы; ζ_i – передаточное отношение технологической системы, избранной для выполнения данного перехода.

Максимальное значение припуска Z _imax для данного перехода, если понимать под ним слой материала, подлежащий удалению, будет представлять собой сумму Z_imax = Z_imin + Т_i3.

Для i-гo перехода обработки поверхности заготовки минимальное h_i3min и максимальное h_i3max значения межпереходного размера h заготовки будут равны

,

.

Зная количество n переходов по обработке поверхности заготовки и значение максимальных припусков на переходы, можно определить размеры h_и3 поверхности исходной заготовки

,

.

где h_д – номинальный размер поверхности детали;

Т_и3 – поле допуска, ограничивающее отклонение размера поверхности исходной заготовки, соответствующее способу получения заготовки, избранному по экономическим соображениям.

Если получение размера детали в технологическом процессе сопровождается сменой технологических баз, то требования к точности межпереходных размеров устанавливаются в результате расчета технологических размерных цепей, связывающих переходы. Исходной величиной в расчете допусков служит допуск на выдерживаемый размер, выступающий в качестве замыкающего звена.

Распределение поля допуска замыкающего звена между составляющими звеньями технологических размерных цепей должно вестись с учетом требований к точности заготовки со стороны технологических систем, образующих эти составляющие звенья.

Режимы обработки заготовки выбирают исходя из:

- требований к качеству детали;

- свойств материала обрабатываемой заготовки;

- свойств материала и геометрических параметров режущей части инструмента;

- возможностей и состояния используемого технологического оборудования;

- экономических показателей.

Основным показателем экономичности избранных режимов обработки служит себестоимость выполнения технологического перехода.

Нормирование переходов, формирование операций и выбор технологического оборудования тесно связаны между собой.

Нормирование переходов сводится к установлению основного технологического времени. При этом всегда предпочтительным является расчетно-аналитический метод нормирования, хотя в отдельных случаях в дипломных проектах могут быть использованы и другие методы.

Формирование операций из переходов ведут с учетом трех групп факторов.

Первую группу составляют факторы, от которых зависит качество изготовляемой детали, необходимость расчленения технологического процесса на отдельные этапы.

К факторам второй группы относятся невозможность объединения в операцию процессов обработки, отличающихся своей физической сущностью, или доступность различных поверхностей при обработке заготовки и др.

Третью группу составляют факторы организационно-экономи-ческого характера: тип производства и избранная форма организации производственного процесса, различия подходов к формированию операций для действующего и вновь создаваемого производства, межцеховая кооперация и др.

Структуру операции определяет структура оперативного времени t_опер.

t_опер.= t_o+ t_в ,

 

где t_o и t_в – соответственно время, затрачиваемое на выполнение основных и вспомогательных переходов.

Затраты времени t_в на выполнение вспомогательных переходов составляют

t_в= t_су+ t_упр+ t_х+ t_контр.,

где t_су – время, затрачиваемое на установку заготовки и съем готовой детали;

t_упр – время, затрачиваемое на управление станком и приспособлением;

t_х – время холостых перемещений: подводов заготовки к инструментам или наоборот, поворотов и фиксации положения столов револьверных головок, смены инструмента и т.п.

t_контр. – время, затрачиваемое на контроль за ходом технологического процесса.

Нормы времени на выполнение вспомогательных переходов устанавливают, используя нормативы вспомогательного времени [1.53, 1.54].

Ради упрощения структуры вспомогательного времени его можно представить в виде двух слагаемых t_су и t_х, включив в состав последнего t_упр и t_контр.. Будем считать, что t_в= t_су+ t_х.

Основные переходы могут выполняться последовательно, параллельно-последовательно и параллельно. Вспомогательные переходы во времени могут быть не совмещены, частично и полностью совмещены с основными переходами. Все случаи структур оперативного времени представлены в таблице 5.1.

Выбор той или иной структуры операции предопределяет тип и компоновку технологического оборудования, а также конструкцию инструмента, которые следует использовать для реализации избранной структуры.

В массовом и крупносерийном производствах формирование операций подчинено требованию: их длительность должна быть равной или кратной такту выпуска. Возможность использования высокопроизводительного оборудования (автоматов, агрегатных станков, автоматических линий, а также комбинированного инструмента) позволяет вести обработку заготовок с максимальной концентрацией переходов.

На технологически замкнутых участках среднесерийного производства ведут групповую обработку заготовок. Операции формируют из переходов, являющихся общими для деталей, составляющих группу, что позволяет использовать производительное оборудование.

В мелкосерийном и единичном производствах в операцию сводится максимальное количество переходов, которые могут быть выполнены с максимальным использованием технологических возможностей оборудования, имеющегося на рабочем месте.

Экономическая целесообразность решения в отношении структур операций в технологическом процессе, технологического оборудования и инструментов может быть установлена через расчет технологической себестоимости изготовления детали.

 

Таблица 5.1 – Структура оперативного времени изготовления одной детали в однопоточном процессе

Формы совмещения	Вид процесса	Формулы оперативного времени при выполнении основных переходов способами:
последовательным	параллельно- последовательным	параллельным
А	Одноместная обработка с несовмещенными tсу и tх с tо
Многоместная обработка с несовмещенными tсу и tх с tо
Б	Многопозиционный прерывный процесс с совмещенным и несовмещенным tx с tо
В	Многопозиционный непрерывный процесс с совмещенным и несовмещенными tсу и tx с tо
Примечание: tо, tсу, tx – затраты времени соответственно на основные переходы, установку и съем заготовки и холостые ходы; р – число основных переходов; r – число групп основных переходов; s – число холостых ходов; n – число заготовок, одновременно устанавливаемых на станке.

Оформление технологической документации ведут в соответствии с требованиями ЕСТД.

В дипломных проектах допускается ограничение технологической документации маршрутными и операционными картами.

Карты должны содержать исчерпывающую информацию о строении технологического процесса, оборудовании, инструментах, режимах обработки, трудоемкости переходов и операций, разрядах работ и расценках.

 

5.2 Проектирование приспособлений

 

Прежде чем приступать к проектированию приспособления, необходимо выяснить, применение какого типа приспособления (универсального, универсально-сборного, специального и др.) будет рентабельным при заданном объеме выпуска изделий.

Проектирование приспособления начинают с изучения его служебного назначения и разработки его принципиальной схемы.

Например, принципиальная схема станочного приспособления должна отражать схему базирования заготовки и расстановку опорных точек, размеры, выдерживаемые от технологических баз, и допуски, ограничивающие отклонения, схему внешних сил и сил закрепления заготовки.

Разработку конструкции приспособления начинают с выбора базирующих устройств (опор, опорных пластин, установочных пальцев, призм и т.п.).

Далее рассчитывают внешние силы и моменты сил, воздействующие на заготовку, и им противопоставляют силы закрепления с учетом сил трения. Для осуществления закрепления заготовки разрабатывают конструкцию зажимных устройств и выбирают привод, обеспечивающий закрепление заготовки с надлежащей надежностью.

В последнюю очередь разрабатывают конструкцию корпуса, объединяющего все элементы приспособления, а также элементов приспособления, обеспечивающих его базирование на станке с требуемой точностью и закрепление.

Конструирование приспособления сопровождают расчетами кинематики, прочности и жесткости приспособления.

 

5.3 Автоматизация производственных процессов

 

В дипломных проектах по автоматизации производственных процессов сборки изделий и изготовления деталей студент должен уметь:

1) выбирать оптимальную степень автоматизации производственного процесса;

2) разрабатывать автоматизированные технологические процессы как основу для проектирования машин-автоматов и систем машин (автоматических линий, участков, цехов и т.д.);

3) анализировать разработанные варианты технологических процессов с целью выбора оптимального по качественным и количественным критериям;

4) сравнивать варианты автоматизированных технологических
процессов и оборудование по экономическим критериям с базовыми;

5) разрабатывать и обосновывать принципиальные схемы средств
автоматизации и оформлять технические задания на их проектирование.

Автоматизация производственного процесса может быть частичной, но может охватывать и все его составные части: технологические процессы сборки изделий и изготовления деталей, контроль их качества, транспортно-складские операции, планирование, диспетчеризацию, управление и пр. Уровень автоматизации производственного процесса определяют его экономической целесообразностью.

Автоматизацию процессов сборки изделий можно осуществить либо с помощью специальных сборочных машин, либо с помощью промышленных роботов (ПР). Созданию сборочных машин или применению ПР должны предшествовать глубокий анализ явлений, сопутствующих процессу автоматического соединения деталей, выявление функций сборочных машин или ПР и разработка требований, которым они должны соответствовать.

Цель технологических разработок при автоматизации процесса сборки сводится к решению следующих задач:

1. Выявление условий собираемости деталей и выбор метода их автоматического соединения.

2. Доскональное описание процесса автоматического соединения деталей, раскрытие процесса базирования и смены баз на разных этапах их соединения.

3. Разработка схемы и расчет сил, необходимых для осуществления каждого этапа соединения деталей, и выбор режимов процесса сборки.

4. Выявление функций сборочной машины или ПР на каждом из этапов процесса соединения деталей.

5. Выявление размерных связей, обеспечивающих автоматическое соединение деталей, их расчет и разработка требований к точности сборочной машины или ПР.

6. Разработка технического задания на проектирование сборочной машины или ПР с отражением всех особенностей процесса сборки функций машины и ПР и технических условий, которым она должна удовлетворять.

В дипломных проектах техническое задание должно быть подкреплено рядом схем, расчетами и конструктивными разработками наиболее ответственных устройств сборочной машины или ПР.

Существенному прогрессу в области автоматической сборки изделий способствует развитие электронной и микропроцессорной техники. Для расширения возможностей сборочных машин и ПР могут быть использованы программное управление, адаптивные устройства по силам и моментам и сенсорные устройства: визуальные (техническое зрение), тактильные и кинетостатические (осязание и ощущение давления).

Форма организации процесса автоматической сборки в основном зависит от сложности изделий. Сборку можно выполнять либо на одном рабочем месте, либо на линии, оснащенной специальными машинами и ПР.

Автоматизацию технологических процессов изготовления деталей в массовом производстве осуществляют главным образом с помощью специального технологического оборудования: агрегатных станков и автоматических линий, хотя для изготовления ряда деталей используют автоматические станки серийного выпуска, например токарные автоматы.

Применение агрегатных станков распространяется и на крупносерийное производство. Однако для того чтобы использовать агрегатный станок для изготовления деталей нескольких наименований, его приходится оснащать сменными шпиндельными коробками.

В многономенклатурных производствах, к числу которых относятся среднесерийное, мелкосерийное и единичное производства, автоматизация производственных процессов возможна на базе станков с числовым программным управлением. Уровень автоматизации подчинен технико-экономическим показателям и определяется выгодами, которые может дать та или иная форма автоматизации.

В многономенклатурном производстве могут быть использованы отдельные многоцелевые станки (типа «обрабатывающих центров» – ОЦ), гибкие производственные модули – ГПМ, роботизированные технологические комплексы – РТК. Наряду с этим могут создаваться гибкие производственные системы (ГПС), представляющие совокупность отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их работы в автоматическом режиме. ГПС может осуществлять производственный процесс в пределах участка. Однако совокупностью ГПС можно охватить производственный процесс, закрепленный за цехом.

Автоматизация производства является одним из эффективных средств повышения производительности труда и производственных процессов. Однако для общества автоматизация производства может быть полезной лишь тогда, когда она экономична.

 

5.4 Научно-исследовательские разработки

 

При выполнении дипломного проекта необходимо стремиться включить в него материалы научно-исследовательского характера.

Такие материалы могут быть получены в результате работы в СНО, прохождения производственной практики и непосредственно в ходе дипломного проектирования. Тематика исследований может быть весьма разнообразной. Направления исследований определены генеральными задачами технологии машиностроения: повышение качества изделий, снижение их себестоимости и увеличение производительности труда и производственных процессов.

Выбор темы научных разработок согласуют с руководителем дипломного проекта.

 

5.5 Безопасность жизнедеятельности

 

Проектирование цеха, участка, поточной линии, ГПС включает разработку мероприятий по обеспечению требований безопасности жизнедеятельности, оформляют в расчетно-пояснительной записке как самостоятельный раздел. Содержание этого раздела должно быть органически связано с технологическими, организационными и конструкторскими разработками в проекте.

 

5.6 Экономика производства

 

Принимаемые в дипломных проектах решения подлежат тщательному экономическому обоснованию. Ввиду многообразия задач, решаемых в дипломных проектах, подробному экономическому анализу подлежат не все проектные решения. Однако решения, касающиеся главной задачи дипломного проекта, должны быть подвержены соответствующим экономическим расчетам.

 

5.7 Использование средств вычислительной техники и элементов САПР в дипломных проектах

 

Современный инженер должен уметь пользоваться вычислительной техникой и САПР. Поэтому в дипломных проектах должно быть продемонстрировано это умение.

В дипломных проектах по специальности Технология машиностроения ЭВМ могут быть использованы для:

- расчетов, связанных с решением различных технологических и экономических задач;

- нахождения оптимального решения на основе серии однообразных и значительных по объему расчетов;

- получения маршрутных и операционных технологических карт
процессов сборки изделий и изготовления деталей;

- разработки управляющих программ для технологического
оборудования с ЧПУ;

- выбора компоновок, расчета и конструирования приспособлений;

- решения задач оперативного планирования производственного процесса;

- управления процессом достижения требуемой точности изготовляемой детали на операциях технологического процесса;

- управления ходом производственного процесса;

- имитационного моделирования отдельных явлений и процессов;

- обработки результатов в научно-исследовательских работах;

- отладки программ, разработанных студентом, расчетов по ним с
последующим анализом полученных результатов;

- планировки оборудования на участке или в цехе и т.п.

Привлечение и использование вычислительной техники и элементов САПР может быть представлено в дипломных проектах на разных уровнях и в различных видах, например:

- результаты расчетов, выполненные с помощью ЭВМ;

- разработанные программы вычислительных операций;

- управляющие программы для оборудования с ЧПУ;

- математические модели и результаты их использования;

- описание содержания информационных связей и выбор технических средств, в том числе и ЭВМ, для их реализации;

- алгоритмы решения задач оперативного планирования и управления;

- ход и результаты решения с помощью ЭВМ проектных задач;

- результаты исследований в виде схем, графиков и цифровых данных;

- демонстрация непосредственно на ЭВМ имитации различных процессов и т.п.

Применение ЭВМ следует считать обязательным элементом дипломного проекта.