Анализ технологичности начинается всегда с технологического контроля чертежа конструкции. Рабочий чертеж детали должен содержать полные сведения о ее конструкции: достаточное число проекций, разрезов, сечений и т.п.; минимально необходимое число размерных связей с указанием допустимых отклонений на размеры, форму, взаимное положение поверхностей; обозначения шероховатости поверхностей. Кроме того, на чертеже должны быть указаны: материал детали и его механические свойства; вид заготовки; сведения о термической обработке, защитных или декоративных покрытиях; условия и режимы проведения испытания и контрольных проверок; масса детали с допустимыми отклонениями; дополнительная информация, например, положение центра масс и другие характеристики.
Анализ конструкции детали предусматривает разработку рекомендаций по ее изменению, направленных на улучшение основных показателей технологичности. Эти рекомендации должны учитывать условия эксплуатации изделия и не оказывать отрицательного воздействия на его работоспособность.
4.2 Выбор заготовки и методов ее изготовления
Выбор вида заготовки и способа ее изготовления производят из условия обеспечения заданного качества материала детали (требуемое направление волокон, плотность, прочность и пр.), с учетом технологических характеристик исходного материала (штампуемость, свариваемость, литейные свойства и др.).
При выборе заготовки сначала устанавливают ее возможный вид: отливка, поковка, штамповка, прокат, сварная конструкция и т.д. Одновременно проверяют возможность комбинирования различных технологических процессов: литье-сварка, штамповка-сварка и др. Затем выбирают метод формообразования заготовки: литье в металлические формы и т.п. После этого производят выбор оборудования; например, штамповка на молотах, прессах и т.д. От вида оборудования зависят точность изготовления заготовки, напуски, уклоны, радиусы, поверхностные дефекты, возможность получения отверстий и полостей.
При наличии нескольких возможных вариантов получения заготовок выбор производят на основе сравнения результатов технико-экономического анализа каждого варианта.
Оптимальным считается такой вариант получения заготовки, для которого сумма затрат на получение заготовки и последующую механическую обработку будет наименьшей. Для определения конфигурации и размеров различных вариантов заготовок при проведении технико-экономического анализа целесообразно использовать рекомендации по величине общих припусков, приведенные в справочнике.
При выборе технологических баз необходимо руководствоваться следующими основными соображениями:
1. Совмещение технологических и конструкторских баз и использование при обработке большинства поверхностей детали одной базы обеспечивает наибольшую точность обработки. Поэтому при выборе базирующих поверхностей необходимо стремиться использовать в возможной степени принцип совмещения баз и принцип постоянства установочной базы.
2. Принятая схема базирования должна обеспечивать неизменность положения заготовки в процессе ее обработки, что достигается соответствующими размерами базирующих поверхностей и их взаимным расположением. В качестве установочной базы необходимо использовать поверхности наибольших размеров, что обеспечит лучшую устойчивость заготовки; направляющая база должна иметь наибольшую длину относительно направляющей плоскости приспособления; опорная база может иметь наименьшие размеры.
3. Выбранная совокупность базовых поверхностей должна обеспечить наименьшую величину деформации детали от усилия закрепления и возникающих в процессе обработки усилий резания.
4. Базовые поверхности должны обеспечивать удобство установки закрепления и измерения заготовки, а также простоту конструкции приспособления.
5. На первой операции за базу принимают необработанные (черные) поверхности, наиболее надежно получаемые в заготовке.
6. Черновые базы могут применяться только на первой операции; они должны быть по возможности чистыми, правильной формы, не должны иметь штамповочных или литейных уклонов, заусенцев, литников, прибылей и т.п. Следует иметь в виду, что в плоскости, перпендикулярной линии разъема штампа, пресс-формы, оболочки и т.д., размеры заготовки получаются менее точные.
7. Выбранная черновая база на первой операции определяет равномерность распределения припусков между обрабатываемыми поверхностями, обеспечивающих не только "выкраивание" детали из заготовки, но и качество исполнительных поверхностей, погрешности их расположения относительно необработанных поверхностей и т.д. Поэтому вопросу базирования на первой операции следует уделить особое внимание.
8. В тех случаях, когда конфигурация заготовки исключает возможность выполнения требований, предъявляемых к черновым базам, рекомендуется предусматривать и указывать на чертежах заготовок специальные приливы в отливках, выступы в поковках и др. вспомогательные элементы для использования их в качестве баз на первых операциях технологического процесса. Вспомогательные базы (например, центровые отверстия) могут использоваться и как средство достижения единства баз.
Искусственно созданные вспомогательные базы после их использования могут либо удаляться при последующей обработке, либо оставаться у окончательно обработанной детали, если они не мешают ей выполнять свое назначение в процессе эксплуатации.
9. Окончательное заключение о правильном назначении технологических баз производится руководителем.
4.4 Выбор методов и технологического маршрута обработки поверхностей
Чертежом объекта производства регламентируются следующие требования, которые должны быть обеспечены в процессе изготовления детали:
1) точность размеров, формы и взаимного расположения поверхностей;
2) макро- и микрогеометрия (волнистость и шероховатость);
3) состояние поверхностного слоя;
4) допускаемая неуравновешенность или требования по массе;
5) особые свойства поверхности (коррозионная стойкость, износостойкость и т.п.);
6) дополнительные условия (прочность и герметичность конструкции при работе под давлением и др.).
4.4.1 Составление технологического маршрута
Методы окончательной обработки всех поверхностей заготовки и промежуточных операций определяют исходя из требований, предъявляемых к точности и качеству готовой детали, с учетом характера исходной заготовки и свойств обрабатываемого материала.
Для предварительного выбора метода обработки поверхностей заготовки используются данные справочных таблиц экономической точности обработки различными методами и на различных станках, которые приводятся в учебной и справочной литературе.
В связи с тем, что выбранный метод окончательной обработки отдельных поверхностей не всегда может обеспечить получение требуемых показателей точности и качества поверхности непосредственно из исходной заготовки, возникает необходимость создания промежуточных операций и переходов, по мере выполнения которых достигается постепенное повышение точности заготовки до требуемой от готовой детали.
При назначении количества и методов выполнения промежуточных операций исходят из технических возможностей этих методов с точки зрения достигаемых точности и качества поверхности, а также из требований этих методов обработки к точности и качеству заготовок, получаемых на предшествующих операциях.
Особые свойства поверхностей обеспечиваются применением специальных технологических методов обработки: термической, химико-термической, поверхностного пластического деформирования и др.
Специфические требования и условия обеспечиваются введением соответствующих операций, например: балансировка, подгонка по массе, гидравлические или пневматические испытания и т.п.
При разработке маршрутной технологии в центре внимания проектанта должны находиться предъявляемые к детали требования качества. Добиваясь технологического обеспечения этих требований, вводят в технологический процесс контрольные операции. Операции технического контроля предусматриваются после операций, окончательно обеспечивающих выполнение заданных требований или влияющих на точность последующей обработки.
При проектировании должны быть продуманы и предусмотрены в технологическом маршруте наряду с основными операциями также и вспомогательные, например: сушка, снятие заусенцев и т.п.
Если возникает несколько вариантов технологических операций, то уже на этой основе проектирования должны быть сделаны приближенные расчеты, позволяющие выбрать более рациональный по производительности для заданных условий технологический вариант.
При проектировании новых технологических процессов имеется возможность выбора оборудования с требуемыми техническими и экономическими показателями. Достижение наивысших экономических показателей проектируемой технологической операции - обязательное условие, которое должно учитываться при выборе оборудования.
Например, размер экономически целесообразной партии заготовок, при которой следует переводить их обработку с токарного станка на револьверный, составляет 5-25 шт., с револьверного станка на одно-шпиндельный автомат – 150-700 шт. и на многошпиндельный автомат с одношпиндельного - от 150 шт. заготовок и выше. При этом с увеличением размеров обрабатываемых заготовок величина операционной партии, при которой экономично применение высокопроизводительных и дорогостоящих станков, уменьшается.
В настоящее время внимание технологов привлекает вопрос об установлении границ экономического применения станков с программным управлением. При изготовлении заготовок сложной конфигурации и больших габаритов целесообразность применения таких станков не вызывает сомнения несмотря на высокую их стоимость. Многообразные технологические возможности, высокая точность и производительность этих станков, сокращение сроков подготовки производства, значительная экономия в затратах на приспособления и производственную зарплату, более полное использование возможностей станков и устранение брака окупают высокую стоимость подобного оборудования.