Проектирование технологических процессов изготовления деталей машин имеет целью установить наиболее рациональный и экономичный способ обработки, при этом обработка деталей на металлорежущих станках должна обеспечить выполнение требований, предъявляемых к точности и чистоты обрабатываемых поверхностей, взаимному расположению осей и поверхностей, правильности контуров, форм.
Спроектированный технологический процесс механической обработки деталей должны при его осуществлении, обеспечить выполнение требований, обуславливающих нормальную работу собранной машины.
При проектировании технологических процессов изготовления деталей машин необходимо учитывать основные направления в современной технологии машиностроения, сводятся к следующему:
1) Стремление к максимальному сокращению обработки металла резанием путем добавления заготовкам деталей машин наибольшей точности и приближения их по форме, размерам и качеству поверхностей к готовым деталям.
При точных заготовках не только экономится металл, вследствие уменьшения припусков, но и значительно уменьшается трудоемкость обработки, сокращается потребность в металлорежущих станках и инструментах, снижается себестоимость всего процесса изготовления деталей и машин.
Получения точных заготовок деталей машин в виде отливок достигается применением вместо литья в землю высокопроизводительными и точными процессами литья; литье в постоянные формы, в оболочковые формы, литье под давлением, центробежного литья, по выплавленных моделях. Часть точных отливок совсем не поддается механической обработке или проходит только отделочные операции.
Получения точных заготовок способом пластической деформации достигается применением штамповки, чеканки и калибровки заготовок на мощных кузнечно-прессовых и ковочных машинах, прокаткой на мерного состояниях, применения электронагрева токами промышленной и высокой частоты. Такие способы получения заготовок также дают возможность резко снизить припуски и следовательно объем механической обработки. Получения точных заготовок достигается применением методов порошковой металлургии и металлокерамических деталей.
2) Интенсификация технологических процессов и повышение производительности труда применением для механической обработки высокопроизводительного автоматизированного оборудования и агрегатных станков, работа которых основана на принципе высокой концентрации операций; путем применения твердосплавного инструмента, приспособлений с быстродействующими зажимными устройствами (пневматическими, гидравлическими, электрическими) путем повышения режимов обработки, максимального сокращения вспомогательного времени за счет механизации и автоматизации процессов загрузки деталей в станок и разгрузка их со станка, за счет применения новых, более совершенных методов обработки; наиболее широкое использование станков с программным управлением.
3) Достижение наиболее продуктивными методами обработки высокой точности размеров и формы деталей, качества их поверхностей, точности сопряжений, обеспечивающих износостойкость деталей, надежность, прочность и долговечность современных машин с высокими значениями основных параметров (скорость, давление, температура, повышенные через относительное уменьшение веса и высоких удельных нагрузок). Замена механических связей гидравлическими, пневматическими, пневмогидравлические и электрическими способствуют повышению точности работы механизмов.
4) Развитие упрочняющей технологии, т.е. повышение прочностных и эксплуатационных свойств детали путем укрепления поверхностного слоя механическими (например, дробеструйной обработкой) или термохимическими (например, азотирования, нитроборування) средствами.
5) Применение для выполнения различных технологических процессов станков (и других машин) все большей мощности, вызываемая увеличением габаритов обрабатываемых деталей, концентрацией большого количества операций, осуществляемых одновременно большим количеством инструментов, высокими режимами обработки, механизацией и автоматизацией различных вспомогательных работ.
6) Выдвижение при проектировании на первый план оптимального технологического процесса, по которому компонуется из стандартных узлов специальные высокопроизводительные станки. Поясним это направление: основой для проектирования технологического процесса механической обработки деталей массового производства являются не те или иные существующие станки, а оптимальный технологический процесс изготовления детали. Раньше технологические процессы разрабатывались, базируясь на определенные типы выпускаемых станков станкоинструментальной промышленностью: в современных условиях по спроектированном оптимальном технологическом процессе обработки строятся из стандартных узлов специальные высокопроизводительные автоматы и полуавтоматы, агрегатные станки карусельного и барабанного типов, скомпонованных из силовых головок. Это положение относится к наиболее распространенной группы многопозиционных, агрегатных полуавтоматов, автоматов и автоматических линий, строящихся по принципу высокой концентрации операций и сочетание в одном станке различных видов обработки. Один такой станок заменяет от 4 до 12 обычных универсальных станков различных типов. Трудоемкость механической обработки деталей на таких станках резко уменьшилось. Производительность многопозиционных агрегатных полуавтоматов составляет от 100 до 450 деталей в час, то есть верстатоемнисть обработки детали составляет 8-36 секунд.
7) Применение переносных агрегатных станков для обработки тяжелых деталей (весом более 15 т.) - для мощных гидротурбин, прокатных станов, мощных прессов. Обычно при обработке таких тяжелых деталей затрачивается много машинного времени и времени на установку и выверку детали на станке. Наиболее рациональным методом, требует в несколько раз меньше времени, является обработка таких деталей в неподвижном состоянии, для чего они устанавливаются на обработанной металлической плите; переносные агрегатные станки, устанавливаются на той же плите вокруг обрабатываемой детали, обрабатывают одновременно несколько ее поверхностей методом концентрации операции .
8) Все более широкое применение поточного метода не только в массовом производстве, где он применяется уже давно (тракторо-и автомобилестроение, производство швейных машин, велосипедов), но и в крупно серийном и серийном производстве (станкостроение, транспортное, текстильное машиностроение и др.. ) 9) Все больше внедрение различных методов автоматизации производственных процессов холодной и горячей обработки деталей и сборки изделий - автоматические линии; комплексная автоматизация всех процессов производства изделий с полным законченным циклом - автоматические цеха, заводы.
10) Применение электрофизических и электрохимических способов размерной обработки материалов, предназначенных главным образом для отраслей новой техники, где широко применяются жаропрочные, нержавеющие, магнитные и другие высоколегированные стали и твердые сплавы, полупроводники, рубины, алмазы, кварц и другие материалы, обработка которых обычными механическими способами затруднительна или часто невозможна. К числу электрофизических способов обработки относятся электроискровой, электроимпульсная, электроконтактная и анодно-механическая.
11) применение достаточно перспективного лучевого способа обработки, используемого для разрезания материала, прошивки отверстий и других видов обработки, ультразвукового способа, что дает возможность обрабатывать твердые и хрупкие материалы.
Основные требования, предъявляемые к технологического процесса механической обработки, заключаются в том, чтобы процесс обработки протекал в рациональной организованной форме, с полным использованием всех технических возможностей станка, инструмента и приспособлений при оптимальных режимах резания металла, допускаемых на данном станке, наименьшей затрате времени и наименьшей себестоимости обработки.