Проектирование технологической оснастки

Проектирование технологических процессов механической обработки начинается с тщательного изучения исходных данных проектирования: сборочного и рабочего чертежей изделий с соответствующими техническими условиями изготовления детали, чертежа исходной заготовки и размеров программного задания. Изучаются и такие дополнительные условия проектирования, как наличие или отсутствие оборудования, на котором предполагается осуществить изготовление проектируемого изделия; возможности модернизации оборудования; наличие производственных площадей для расширения производства; возможности применения совершенных видов исходных заготовок, прогрессивного инструмента и приспособлений и т. п. По величине программного задания и размерам производственной партии определяются коэффициент закрепления операций, тип и серийность производства и необходимые такт и ритм обработки заготовок.

После этого (в условиях серийного и единичного производств) по технологическим классификаторам заготовок, обрабатываемых на данном предприятии (в цехе), анализируется возможность изготовления данной заготовки по существующим на предприятии типовым или групповым технологическим процессам или на действующих групповых переменно-поточных или автоматических линиях.

При отсутствии возможности использования существующих на предприятии унифицированных технологических процессов после проведения указанной подготовительной работы технолог приступает к непосредственному проектированию технологических процессов.

Проектирование технологических процессов представляет собой сложную многовариантную задачу, правильное решение которой требует проведения ряда расчетов. При проектировании процессов обработки сложных и ответственных заготовок составляется несколько возможных вариантов обработки, окончательный выбор которых производится на основании расчетов и сопоставления достигаемых точности, трудоемкости, выражаемой нормой штучно-калькуляционного времени  технологической себестоимости и срока окупаемости капитальных затрат.

Такое сопоставление производится как по важнейшим технологическим операциям, так и по всему технологическому процессу в целом.

В начале проектирования технолог предварительно устанавливает виды обработки отдельных поверхностей заготовки и методы достижения их точности, соответствующие требованиям чертежа и серийности производства и существующего на предприятии оборудования. После этого производится назначение технологических баз на все предполагаемые операции обработки.

Одновременно с этим разрабатывается последовательность операций, т. е. технологический маршрут обработки заготовки. При низкой точности исходных заготовок технологический процесс начинается с черновой обработки поверхностей, имеющих наибольшие припуски. При этом в самую первую очередь снимается припуск с тех поверхностей, на которых возможны литейные раковины, трещины и другие дефекты, с целью скорейшего отсеивания возможного брака или устранения обнаруженных дефектов заваркой, наплавлением металла и т. п. Дальнейший маршрут строится по принципу обработки сначала более грубых и затем более точных поверхностей. Наиболее точные поверхности обрабатываются последними. В конце маршрута выполняются второстепенные операции (сверление мелких отверстий, нарезание крепежных резьб, прорезка пазов, снятие фасок и заусенцев). Наиболее легко повреждаемые поверхности (наружные резьбы, особо точные шлифованные и доведенные поверхности) обрабатываются в заключительной стадии технологического процесса.

Ответственные и сложные корпусные заготовки часто обрабатываются с разделением технологического процесса на стадии черновой и чистовой обработки. На первой стадии снимаются основные припуски на обработку, в результате этого возникают погрешности заготовки, связанные с перераспределением внутренних напряжений исходных заготовок и влиянием остаточных напряжений, вызванных черновой механической обработкой. В наиболее ответственных случаях после черновых операций проводится дополнительная термическая обработка заготовок (отжиг или нормализация), способствующая более полному протеканию деформаций и релаксации (снятию) остаточных напряжений.

На второй стадии обработки (при чистовых операциях) устраняются погрешности, возникшие при черновой обработке, и обеспечивается достижение требуемых точности обработки, шероховатости и предписанного чертежом состояния поверхностного слоя.

При обработке сравнительно небольших поверхностей достаточно жестких заготовок удается избежать дифференциации операций на черновые и чистовые и технологический процесс строится по принципу концентрации операций. В этом случае первые операции стремятся построить наиболее концентрированными.

При проектировании заготовок, подвергающихся термической обработке, в составе технологического процесса предусматриваются дополнительные операции, связанные с особенностями термической обработки (операция меднения или снятия дополнительного припуска для устранения цементованного слоя на поверхностях, не подлежащих закалке после цементации; снятии дополнительного припуска для устранения коробления длинных и тонких заготовок после их закалки и т. п.).

После решения перечисленных вопросов определяют структуру операции и выполняется предварительное оформление операционно-технологических карт с вычерчиванием соответствующих операционных эскизов. При оформлении технологических операций и отдельных переходов производится анализ технической возможности и экономической целесообразности их концентрации путем применения наборов нормального режущего инструмента или проектирования и изготовления специальных комплектов инструментов (в том числе фасонных), а также использования специальных инструментальных державок, параллельной и последовательной обработки заготовок и затем окончательно уточняется принятая структура операции.

В случае разработки нескольких вариантов технологических процессов обработки одной заготовки окончательно выбирается наиболее рациональный вариант после их аналитического сопоставления.

После определения структуры операций проектируются схемы наладки (настройки) станков для основных технологических операций. При этом выполняются необходимые расчеты точности настройки, определяются рабочие циклы станка, взаимного расположения инструментов, режимы их работы и производительность операции. Проектирование наладок обычно осуществляется в такой последовательности.

1. Расчеты точности настройки станка на настроечные размеры (определение среднего настроечного размера и допуска на настройку или расчет предельных настроечных размеров с учетом рассеяния размеров и переменных систематических погрешностей обработки).

2. Составление предварительного плана размещения инструментов в суппортах и инструментальных головках по отдельным переходам и предварительный расчет режимов резания. При этом следует стремиться к одновременной работе инструментов, размещенных в разных суппортах, закрепленных в многорезцовых державках.

Размещение одновременно работающих резцов должно по возможности предусматривать взаимное уравновешивание возникающих сил резания. Обтачивание ступенчатых заготовок следует начинать с меньшего диаметра; снятие фасок и подрезание торцов должны производиться одновременно с обтачиванием.

3. Окончательная компоновка инструментов в наладке станка и корректирование режимов резания.

4. Оформление схемы наладки станка с указанием размещения инструментов, их шифров, рабочих и холостых движений; с подбором необходимых копиров и шестерен; с расчетами циклов работы станка и производительности обработки по данной наладке.

5. Конструирование необходимой оснастки для наладки станка (приспособление, специальный режущий и вспомогательный инструмент, шаблоны для установки режущего инструмента и т. п.).

После проектирования наладки станка окончательно оформляют операционно-технологические карты и производят техническое нормирование всех операций технологического процесса с установлением необходимого разряда работы и соответствующих норм выработки.