Построение ОУ ППД путем формирования её рациональной структуры |
||||||||||||||||||||||||||||||
Принципы формирования структуры ОУ ППД Обоснование элементного участка упрочнения детали и метода ППД.Типизация технологических операций упрочнения методами ППД ______________________________________________________________________ 3.1 Принципы формирования структуры ОУ ППД Структура операции описывает её содержание с указанием перечня и последовательности выполнения технологических и вспомогательных переходов операции, а также потоков деталей. Она реализуется в рамках конкретной ТС, обеспечивающей оптимальную совокупность указанных элементов операции. Рациональная структура операции обеспечивает заданные на операцию технологические показатели с максимальной технико-экономической эффективностью. Рациональная структура операции может быть построена или на основе совершенствования ТС или рационального построения ОУ. Особенности и специфика ТС, используемых для проведения ОУ ППД, свидетельствуют о предпочтении второго направления, при котором проектирование ТС осуществляется как следствие оптимальной технологической ОУ ППД. ОУ ППД определяется применяемым методом ППД и структурой операции, поэтому её совершенствование должно осуществляться в гармонической взаимосвязи. Закономерности построения оптимальной ОУ ППД определяются на основе анализа и синтеза её структурной схемы, которая позволяет установить связь между качественно различными структурами и методами ППД, а на этой основе определить количественные показатели и, прежде всего, условия достижения максимальной производительности или минимальной себестоимости. Для решения этой задачи воспользуемся схемой, представленной на рисунке 12.
Рисунок 12. Схема проектирования ОУ ППД В основе формирования структуры ОУ лежит схема упрочнения детали выбранным для этой цели методом. В качестве основных схем упрочнения, реализуемых в процессе упрочняющей обработки методами ППД можно выделить следующие: 1.Деталь свободна; обрабатывающая среда одновременно охватывает все доступные для ППД поверхности детали. 2.Деталь неподвижна; обрабатывающая среда охватывает только одну предусмотренную для ППД поверхность детали или их сочетание. 3.Деталь последовательно занимает ряд фиксированных положений относительно обрабатывающей среды; обрабатывающая среда в фиксированном положении охватывает предусмотренную для ППД в этом положении поверхность детали. 4.Деталь и инструмент (обрабатывающая среда) совершают относительные движения, в результате чего осуществляется формирование поверхностного слоя детали. 5.Комбинированная обработка, представляющая сочетание 3 и 4 схем. 6.Деталь неподвижна или занимает ряд последовательных фиксированных положений; относительно деформирующего инструмента; инструмент путем формирования очагов деформации осуществляет упрочнение локальных участков поверхности детали. Методы реализации основных схем упрочняющей обработки представлены в таблице 2 Схемы упрочняющей обработки методами ППД
Введем понятие поэлементной производительности операции, которая определяется временем, связанным с режимами упрочнения, используемыми на технологическом переходе ОУ ППД. Под технологическим переходом упрочняющей обработки детали понимается законченная часть ОУ ППД, выполняемая над одной или несколькими поверхностями детали одним или несколькими инструментами или потоками обрабатывающей среды за один рабочий ход инструмента или за промежуток времени силового воздействия обрабатывающей среды без изменения режимов обработки. Назовем поверхность или поверхности, формируемые конкретным методом ППД в процессе технологического перехода ОУ элементным участком упрочнения. При этом продолжительность воздействия обрабатывающей среды определяется исходя из обеспечения требуемых показателей качества детали или достижения наибольшего эффекта упрочнения. Из анализа схем упрочняющей обработки, реализуемых существующими методами ППД, следует, что элементным участком упрочнения может быть вся совокупность доступных для упрочнения поверхностей детали, отдельные поверхности детали или их сочетание, места сопряжения поверхностей, а также локальные участки, соизмеримые с геометрическими размерами пластических отпечатков, формируемых в результате воздействия единичного или набора обрабатывающих инденторов. Таким образом, ОУ ППД может предусматривать упрочнение детали как за один технологический переход путем формирования на ней одного элементного участка, так и за несколько технологических переходов. в результате которых формируется два или три элементных участка упрочнения одного или разных типоразмеров. В первом случае ОУ будет представлять собой одноэлементную упрочняющую обработку, в втором – многоэлементную. Элементная производительность Пэ является количественной характеристикой применяемого для упрочнения метода ППД. Приведенная на рисунке 4 структурная схема ОУ ППД предполагает одноэлементное упрочнение детали и позволяет оптимизировать условия выполнения операции выбранным методом ППД. При многоэлементной ОУ детали (с использованием для выполнения операции одного или нескольких методов ППД) показателем производительности П является оперативное время. Использование при разработке ОУ ППД методов, позволяющих в рамках одной операции путем одноэлементного упрочнения обеспечить требуемые показатели качества детали, является одним из основных резервов повышения производительности. Повышение производительности при многоэлементной упрочняющей обработке может быть достигнуто путем многодетальной и многопоточной обработки деталей.
Оперативное время
Оперативное время является количественной характеристикой
структуры ОУ, характеризующей операционную производительность
Структура ОУ ППД предполагает понятие технологического перехода, в процессе которого происходит изменение параметров качества поверхности детали. Технологический переход при выполнении большинства операций упрочнения представляет собой законченную часть операции, в процессе которой формируется новый поверхностный слой детали с заданными показателями точности и качества. Следовательно, оперативное время, затрачиваемое на выполнение ОУ ППД (её трудоемкость), можно представить как сумму времен, затрачиваемых на формирование отдельных элементных участков упрочнения детали.
где
Если ОУ ППД представляет собой одноэлементную упрочняющую
обработку, то все значения приведенных времен совпадают, т.е.
где Для схемы упрочнения 3 (табл.2), используемой при применении как квазистатических, так и динамических методов ППД:
где
Производительность ОУ ППД при обеспечении заданного качества
деталей определяется совершенством применяемых методов ППД (характеризуемых
Структура ОУ ППД характеризуется совокупностью технологических, вспомогательных переходов и потоков и связями между ними. Возможны два типа структур: - простая, предусматривающая одноэлементное упрочнение детали; - сложная, предусматривающая многоэлементную упрочняющую обработку путем последовательного или параллельного формирования элементных поверхностей упрочнения.
Для обоих типов структур упрочняющая обработка может быть
однопоточной и многопоточной. Кроме того, ОУ ППД может осуществляться по
однодетальной и многодетальной схеме. В обоих случаях число потоков
где
Классификации структур ОУ ППД удобно производить по составу
структурных элементов ТС, методу совмещения технологических и вспомогательных
перемещений в пространстве и времени. Первый признак определяет класс структуры.
Структура ОУ ППД определяется числом одновременно упрочняемых деталей (классы
однодетальной
Второй признак характеризует метод совмещения в пространстве и во времени перемещений взаимодействующих между собой элементов ТС – детали и инструмента или обрабатывающей среды. Для ОУ ППД оно может быть последовательным (принцип дифференциации структуры) операций или параллельным (принцип концентрации структуры операции). Последовательная структура ОУ ППД предполагает дифференцированное последовательное формирование элементных поверхностей упрочнения детали одним инструментом или потоком обрабатывающей среды. Параллельная структура ОУ ППД строится на основе концентрации упрочняющей обработки детали несколькими инструментами и потоками обрабатывающей среды. При реализации параллельной структуры ОУ ППД элементная производительность пропорционально уменьшается.
При последовательной структуре ОУ ППД возникает необходимость
перемещения инструмента или обрабатывающей среды при переходе с одного
элементного участка на другой. Таким образом, операционное время складывается из
основного и вспомогательного времени
При параллельной структуре
Вспомогательное время представляет собой сумму времен, затрачиваемых на контроль, съем и установку детали, а также на изменение положения детали. Схема взаимодействия детали и инструмента (обрабатывающей среды) в пространстве и во времени существенно влияет на структуру ОУ ППД. Так, замена прерывистого перемещения детали при формировании элементных поверхностей в процессе ППД или потока обрабатывающей среды непрерывны – способствуют улучшению структуры ОУ ППД, особенно при упрочняющей обработке длинномерных и крупногабаритных деталей. В этом случае можно использовать следующую формулу для определения времени упрочнения детали.
где Из вышеизложенного следует, что выбор рациональной структуры ОУ ППД сложная многовариационная технико-экономическая задача, в основе которой лежит обоснование такого сочетания элементных участков упрочнения с методами ППД, при котором достигается наибольшая производительность ОУ, и при этом обеспечиваются требуемые показатели качества поверхности и эксплуатационные свойства детали. Для того, чтобы технолог мог найти для конкретной детали возможно лучшее решение этой ответственной задачи, необходимо ответить на следующие вопросы: - какие участки поверхности детали должны составлять основу элементных участков упрочнения; - в условиях использования какого метода ППД возможно одноэлементное упрочнение этих участков поверхности детали; - при невозможности одноэлементного упрочнения детали, как и каким методом ППД можно провести упрочнение этих участков при наилучших технико-экономических показателях. 3.2. Обоснование элементного участка упрочнения детали и метода ППД.Для построения рациональной структуры ОУ ППД прежде всего следует определить минимально необходимый один или несколько элементных участков упрочнения, которые должны быть сформированы на детали, чтобы после упрочняющей обработки деталь отвечала заданным конструкторской документацией требованиям по качеству и эксплуатационным свойствам. Затем на основе выбора метода принять такую, которая обеспечивала бы решение технологической задачи с наилучшими технико-экономическими показателями. Определение элементных участков упрочнения начинают с анализа зон детали для которых по ТУ предусмотрено упрочнение методами ППД с целью: -обеспечения благоприятной по условиям эксплуатации минимальной шероховатости или заданного микрорельефа; -обеспечения максимального приращения предела выносливости, износостойкости и других эксплуатационных свойств; -исправления погрешностей формы и обеспечения требуемой точности размеров детали. Выявление таких зон и установление параметров качества поверхностного слоя, которые необходимо обеспечить упрочняющей обработкой методами ППД, осуществляется конструктором в процессе конструкторской подготовки производства. Для решения этой задачи широко используют методы научного прогнозирования на основе усталостных испытаний или метод экспертных оценок. Приведем последовательность действий конструктора по выявлению «слабых» в отношении долговечности мест детали, предопределяющих выбор упрочняющей обработки методами ППД. 1.Анализ статических и динамических нагрузок, действующих на рассматриваемую деталь в рабочем и переходных режимах, выявление характера (силового, температурного и др.), величины нагрузки и площади воздействия, определение закона изменения и направления действия сил при эксплуатации изделия, выбор из числа действующих нагрузок главных, учитываемых при расчетах. 2.Исследование внутренних напряжений, возникающих в деталях под воздействием внешних нагрузок, инерционных и гравитационных сил, и определение зон поверхности детали, где действуют растягивающие напряжения, особенно опасные с точки зрения усталостной прочности (рисунок 13). Рисунок 13. Эпюры напряжений в нижнем звене шлиц-шарнира [2]. а – по периметру большой проушины, б – в галтели большой проушины, в – по галтельному переходу между малыми проушинами, г – по поперечной оси большой проушины. 1.Определение цикличности нагрузок за планируемый срок эксплуатации изделия. Средний возраст функциональной прогрессивности многих изделий может быть принят равным 10 годам. 2.Прогнозирование мест наиболее вероятного образования трещин усталости с учетом геометрии детали, величины и распределения внутренних напряжений, цикличности нагрузки, а также с учетом технологии изготовления детали.
3.Прогнозирование долговечности зон
наиболее вероятного появления усталостного разрушения. При этом определяется
средний ожидаемый ресурс при принятой для всех элементов детали постоянной
доверительной вероятности разрушения
где
4.Зоны детали, у которых
Анализ наиболее слабых с точки эксплуатации зон позволяет конструктору определить участки поверхности детали, которые при изготовлении должны включать упрочняющую обработку методами ППД, и сформулировать требования к ним. В состав требований к поверхностям упрочняемым методами ППД включаются: -требования, регламентирующие геометрические параметры поверхности (вид рельефа, направленность и величина шероховатости поверхности); -требования, регламентирующие параметры материала поверхностного слоя (структура, поверхностная твердость, глубина упрочнения, величина, и глубина контактных сжимающих напряжений); -требования, регламентирующие загрязненность поверхности после обработки методами ППД; -требования, регламентирующие допустимые виды, размеры дефектов поверхности. Исходя из этих требований, технологом определяется технологическое назначение ОУ ППД, обосновываются отдельные элементные участки упрочнения, методы упрочнения и формируется структура ОУ ППД. Рис.14. Иллюстрация элементных участков упрочнения нижнего звена шлицевого шарнира.
Рассмотрим процесс обоснования структуры операции упрочняющей обработки на примере детали представленной на рис.14.Требованиями конструкторской документации предусмотрена упрочняющая обработка наиболее слабых в отношении долговечности (Рис.14.) мест галтелей большой проушины и галтельного перехода, при этом конкретных количественных показателей качества поверхностного слоя (таких как, степень и глубина упрочнения) не устанавливается. Ситуация, когда в конструкторской документации нет уточнения этих показателей, встречается очень часто. Вызвано это двумя причинами: во-первых трудностями их непосредственного контроля на детали в процессе её изготовления, а во-вторых несущественным влиянием характеристик наклепанного слоя на макродеформацию детали. Если на основе предварительного анализа установлено, что процесс упрочнения приводит к существенным изменениям формы (например при одностороннем упрочнении плоской равножесткой детали), то предельно допустимые макроискажения детали должны быть оговорены в ТУ. Таким образом, технологическое назначение ОУ ППД детали, представленной на Рис.14,- повышение усталостной долговечности. Из этого следует, что в ходе операции главная задача заключается в формировании наклепанного слоя на поверхностях детали, охватывающих зоны наиболее вероятного её разрушения в процессе эксплуатации. Предусмотренные ТУ требования позволяют выделить для достижения вышеуказанной цели два элементных участка упрочнения на детали ЭП1 и ЭП2 (Рис.14). Анализ формы, геометрических размеров и расположения этих участков свидетельствует о том, что они находятся на некотором расстоянии от наружных поверхностей и имеют сферическую форму. Это предопределяет соответствующий выбор деформирующих тел и метод ППД. Кроме того, разомкнутое положение их по отношению друг к другу показывает, что объединить их в единый элементный участок упрочнения можно или путем включения в процесс ППД поверхностей осуществляющих их конструктивную взаимосвязь или путем применения многоинструментальной наладки, осуществляющей одновременное их упрочнение с одной установки. Учитывая, что деталь имеет достаточную жесткость и небольшие габаритные размеры, её упрочнение в соответствии с выше приведенной в таблице 1 классификацией можно осуществить как по первой схеме, так и по второй и третьей схемах (Рис.15). Первая схема (Рис.15а.) позволяет рассматривать одноэлементное упрочнение детали виброударным или ударно-барабанным методами ППД. При этом не требуется установка деталей, т.к. они загружаются в емкость для обработки свободно и совершают движение совместно с обрабатывающей средой. В результате взаимного соударения деформирующих тел обрабатывающей среды с поверхностью детали происходит ППД и её упрочнение. В процессе обработки этими методами ППД упрочнению подвергаются все доступные для воздействия деформирующих тел обрабатывающей среды поверхности, в том числе и ЭП1 и ЭП2, представляющие собой в совокупности единый элементный участок упрочнения.
Рис.15. Варианты схем упрочняющей обработки нижнего звена шлицевого шарнира методами ППД.
По количеству одновременно обрабатываемых деталей данная
структура организации ОУ ППД относится к классу
tM – продолжительность обработки выбранным методом ППД (tMв – виброударным, tMуб – ударно-барабанным). Применение этой схемы возможно только в том случае, если нет ограничений по качеству других поверхностей, автоматически включенных в процесс упрочняющей обработки. Этот фактор особенно важно учитывать при использовании ударно-барабанного метода, так как повреждение поверхностей может наступать в результате соударения деталей, масса которых значительно превышает массу деформирующих тел обрабатывающей среды. Несмотря на простую реализацию этих методов для решения задачи поставленной в нашем случае, а именно повышение усталостной прочности за счет обеспечения как можно большей глубины наклепа на поверхностях ЭП1 и ЭП2, эти методы обладают невысокими энергетическими возможностями (V = 1-2 м/с) и большой продолжительностью обработки вообще. Повышение производительности упрочнения этими методами за счет увеличения энергетических параметров обработки приводит к увеличению энергоемкости и материалоемкости устройств, реализующих тот или иной метод ППД. Ограниченность доступа к поверхностям ЭП1 и ЭП2 приводит к дополнительному снижению эффекта упрочнения. Для реализации второй схемы упрочнения (Рис.15б,в.) могут быть использованы динамические методы ППД направленным потоком обрабатывающей среды (дробеструйная обработка) или порционными массами (дробеметная, ударно-импульсная обработка). Эти методы обладают высокими энергетическими возможностями и позволяют получить высокий эффект при упрочнении поверхностей по сравнению с рассмотренными выше методами. Вместе с тем, устройства, реализующие эти методы, энергоемки и материалоемки. Вторая схема предусматривает четкую ориентацию детали относительно обрабатывающей среды, а значит наличие приспособлений – для установки и закрепления детали. Применение этих методов для упрочнения рассматриваемой детали, также как и в предыдущем случае, может быть ограничено из-за включения в процесс обработки дополнительных поверхностей, попадающих в зону действия обрабатывающей среды, упрочнение которых по ТУ не предусмотрено. Кроме того, ограниченность доступа обрабатывающей среды к поверхностям ЭП1 и ЭП2 не позволяет в полной мере использовать энергетические возможности этих методов.
Также ОУ этими методами уступают по производительности
виброударному и ударно-барабанному методам, так как структурно строятся по типу
Повысить производительность ОУ по этой схеме можно двумя путями: -путем организации поточной обработки деталей;
-построением структуры операции по типу
В основном применяется первый путь, т.к. второй очень сложно реализовать. Наличие в ТУ на деталь вышеотмеченных ограничений позволяет рассмотреть для упрочняющей обработки детали третью схему (Рис.15г.), используя для решения поставленной задачи или метод накатывания или метод упрочнения набором энергонесущих инденторов.
Эта схема проста в исполнении, легко может быть встроена в цикл
механической обработки, на основе использования универсального оборудования.
Наличие разных по форме и размерам элементных участков упрочнения, а также
разомкнутость их положения предопределяют структуру организации ОУ ППД по типу
Для создания высоких энергетических усилий с целью обеспечения наибольшего эффекта упрочнения необходимо применить жесткие и прочные средства технологического оснащения ОУ, а для повышения производительности требуется поточная организация упрочняющей обработки детали. В качестве ограничения применения этой схемы могут выступать прочностные характеристики деталей. Для окончательного принятия решения по методу ППД и структуре ОУ данной детали необходимо провести ряд экономических расчетов и обоснований, положив в основу проверку - выполнения условия:
- оценку величины приведенной стоимости упрочняющей обработки методами ППД:
где
Вышеприведенные рассуждения и технико-экономические расчеты позволили рекомендовать в качестве предпочтительной структуры ППД - структуру ОУ, основанную на первой схеме упрочнения, представленной на (Рис.15а) и реализуемой с помощью виброударного метода ППД (так как отсутствуют повышенные ограничения к качеству поверхностей, не входящих в состав элементных участков упрочнения). В заключении можно сформулировать, следующие рекомендации по обоснованию элементного участка упрочнения и выбору метода ППД: 1.По возможности необходимо выбирать метод ППД, обеспечивающий одноэлементное упрочнение по схеме 1 или 2 детали как наиболее производительный. 2.При наличии ограничений к качеству поверхностей, не входящих в комплект элементных участков упрочнения, необходимо выбирать схемы и методы ППД, которые обеспечивают упрочнение детали, не затрагивая их. 3.Если деталь имеет большие габаритные размеры ОУ технико-экономически выгоднее строить по схеме 4 или 5, выбирая для этого соответствующие методы ППД. 4.Не следует без предварительных обоснований расширять элементные участки упрочнения больше, чем это предусмотрено требованиями конструкторской документации с целью избежания нежелательных эффектов вызываемых упрочнением (макродеформации, повреждения и ухудшение качества поверхности). 5.При небольших размерах элементных участков упрочнения предпочтение следует отдавать методам ППД, обеспечивающим местное упрочнение. 6.Выбор возможных методов ППД элементных участков упрочнения желательно осуществлять с помощью информационно-поисковой модели [1], отражающей для конкретной детали взаимосвязь обработки отдельно выделенных элементных поверхностей в структуре ОУ ППД (рисунок 16). Она позволяет определить возможные пути совместной ППД элементных участков при обработке конкретной детали. Для выявления рациональной структуры ОУ ППД информационная модель дает возможность обосновать инструментальную наладку при квазистатических методах ППД или параметры потока обрабатывающей среды при упрочняющей обработке динамическими методами ППД.
Рисунок 16. Информационно-поисковая модель взаимосвязи элементных участков упрочнения с методами обработки ППД 3.3 Типизация технологических операций упрочнения методами ППД Упрочняющей обработке методами ППД могут подвергаться детали разнообразных форм и размеров, изготовленные из различных материалов (Рисунок 17). В зависимости от характера и условий эксплуатации детали условно можно разделить на три группы [2]. Первую группу составляют детали, работающие при длительных статических или повторно-статических нагружениях (балки, болты, оси…). Отказы деталей этой группы связаны с перенаклепом или пластической деформацией, коррозией или разрушением. Во вторую группу входят детали работающие при динамических циклических нагрузках (зубчатые колеса, рычаги, оси, коленчатые валы, болты). Их повреждения обусловлены, главным образом, усталостными разрушениями. Третью группу составляют детали, работающие в условиях изнашивания при сравнительно небольших нагрузках (цилиндры, плунжеры, диски), отказы в работе которых вызваны, трещинами, коррозией, повышенным износом. Однако, несмотря на различие конструктивных особенностей деталей, обобщающим фактором является то, что разрушение детали при любых условиях эксплуатации начинается с поверхности, которая содержит целую совокупность концентраторов напряжений. Концентраторы напряжений на поверхности являются следствием, в первую очередь, конструкции детали, а во-вторую – предшествующей механической или термической обработки, или обработки ППД. Поверхность любой детали представляет собой сочетания элементарных типовых поверхностей. В процессе эксплуатации детали, как правило, интенсивному нагружению и, как следствие, износу или разрушению, подвергаются не все поверхности, а лишь отдельные или определенная группа поверхностей. Задача заключается в том, чтобы выявить эти поверхности, подвергнуть их в ходе изготовления обработке ППД и, таким образом, обеспечить повышение ресурса детали. Такие поверхности в ОУ ППД представляют собой элементные участки упрочнения. Рисунок 17. Образцы деталей Форма, размеры и расположение элементных участков упрочнения в целом влияет на выбор методов ППД и структуру операции упрочняющей обработки. Поэтому они могут быть использованы в качестве основных признаков систематизации методов ППД проектирования типовых и групповых ОУ ППД. Типовые элементные участки, выбираемые для упрочнения методами ППД с целью повышения эксплуатационных свойств деталей (Рис.18) по признаку общности характеристик геометрической формы могут быть разделены на пять групп: сложные, представляющие пространственную совокупность поверхностей; поверхности перехода от одной элементарной поверхности к другой; плоские поверхности; отверстия; поверхности, образованные вращением образующей вокруг оси. Они подразделяются на основе дополнительных признаков, определяющих их технологическую сложность. Такими признаками являются наличие или отсутствие дополнительных выступающих элементов, их форма и размеры, макроотклонения поверхностей, дополнительные уточнения формы поверхностей. На основе дополнительных признаков в первой группе выделено семь типовых элементных участков упрочнения, во второй – пять, в третьей и пятой – три, в четвертой – пять. Размеры элементных участков упрочнения определяемые геометрическими характеристиками детали, а также их расположение на детали, влияют как на структуру ОУ ППД, так и на конструктивные параметры устройств, реализующих метод ППД и других СТО операций. В связи с этим размерные виды типовых элементных участков упрочнения формируются в увязке с габаритными размерами детали – шириной (диаметром) и максимальной длиной. Представленная на рис.18 классификация типовых элементных участков упрочнения является исходной предпосылкой построения типовых и групповых ОУ ППД. В соответствии с признаками типизации ТП, в основу проектирования типовой операции закладывают возможность закрепления за данной ТС типового или группы типовых элементных участков упрочнения, близких по конструктивным признакам, т.е. форме, типоразмерам и техническими требованиям. Рассматривая с этих позиций всю совокупность методов ППД, можно отметить, что для типовых ОУ наиболее приемлемы квазистатические методы ППД, а также некоторые динамические методы ППД, в основе которых лежит кинематическая схема формирования типового элементного участка упрочнения. Что же касается динамических и энергетических методов ППД, осуществляющих упрочнение деталей в результате многократного ударно-импульсного воздействия на них частиц обрабатывающей среды, находящихся в ней в различных кинетических состояниях, то они носят более универсальный характер и могут быть применены для формирования типовых элементных участков упрочнения различной конфигурации. Поэтому на базе этих методов строятся групповые ОУ ППД. Групповой ОУ ППД называется общая для группы различных по конструктивным признакам участков упрочнения поверхностей операция, выполняемая с определенной групповой оснасткой, обеспечивающая упрочнение детали на данном оборудовании, реализующем тот или иной метод ППД. Из этого понятия вытекает, что основной технологической единицей групповой ОУ является также группа типовых элементных участков упрочнения. Однако, если при типизации ОУ ППД в общую группу объединены элементные участки упрочнения по принципу общей конфигурации, то при групповой упрочняющей обработке под группой понимается совокупность типовых элементных участков упрочнения различной конфигурации, характеризуемая общностью ТС. Таким образом, при групповой упрочняющей обработке формируются группы типовых элементных участков упрочнения по методам ППД. Основополагающими признаками при формировании группы для упрочняющей обработки в условиях конкретной групповой ОУ ППД являются: -геометрическая форма, размеры и взаимное расположение на детали элементных участков упрочнения; -геометрическая форма и размеры обрабатываемой детали, обеспечивающая возможность упрочнить их на одном и том же оборудовании; -параметры качества упрочняемых поверхностей (шероховатость, глубина наклепа), которые возможно обеспечить данными методами ППД; -однородность заготовки, материала, исходного состояния поверхности, позволяющие упрочнить одинаковыми методами, инструментом или обрабатывающей средой; -серийность выпуска деталей и трудоемкость их обработки. Объектами типизации ОУ ППД могут также являться: порядок переходов при выполнении операции; применяемые инструментальные наладки; схемы закрепления детали; тип обрабатывающего инструмента или тип и состояние обрабатывающей среды; режимы и условия упрочняющей обработки. Переходы, применяемые при выполнении ОУ ППД, делят на два вида: технологический и вспомогательный. Технологический переход осуществляет заданный процесс ППД элементного участка упрочнения детали и характеризуется постоянством используемого инструмента или обрабатывающей среды; его основу составляет рабочий ход, определяющий параметры однократного перемещения инструмента или обрабатывающей среды относительно обрабатываемой детали или продолжительность воздействия обрабатывающей среды на поверхность относительно неподвижной детали. Вспомогательный переход характеризуется содержанием действий СТО и оператора, обеспечивающих подготовку следующего за ним технологического перехода. Основу вспомогательного перехода составляет вспомогательный ход. Он определяется условиями однократного перемещения инструмента или обрабатывающей среды для упрочнения следующего элементного участка упрочнения. К вспомогательным переходам относится также установка детали (или деталей) и смена инструментальной наладки. Содержание и порядок выполнения переходов, определяющих структуру операции, зависит от расположения типовых элементных участков упрочнения и схемы упрочняющей обработки, присущей выбранному для построения типовой или групповой ОУ методу ППД.
Рисунок 18. Классификация поверхностей, упрочняемых методами ППД Представленные в таблице 2. схемы упрочняющей обработки методами ППД позволяют выделить три типовых технологических цикла на основе которых структурно строятся ОУ ППД: -простой технологический цикл (ПТЦ) – при котором формирование элементных участков упрочнения осуществляется одним инструментом или в условиях воздействия однородной по составу обрабатывающей среды за один технологический переход; -групповой технологический цикл (ГТЦ), при котором формирование элементных участков осуществляется одним инструментом или одной обрабатывающей средой за несколько технологических переходов в рамках одной ТС; -комбинированный технологический цикл (КТЦ), при котором формирование элементных участков осуществляется разными инструментами или обрабатывающими средами за один или несколько технологических переходов в рамках одной ТС. На формирование рациональной структуры ОУ ППД существенно влияет способ установки деталей в процессе упрочняющей обработки. Практически все ОУ ППД осуществляют упрочняющую обработку детали путем соответствующей её ориентации и закрепления относительно инструмента или обрабатывающей среды. С этой целью, в зависимости от конфигурации детали, формы и расположения элементного участка упрочнения, применяются необходимые универсальные или специализированные приспособления. Из всего арсенала методов ППД только два метода, такие как виброударный и ударно-барабанный (галтовка), позволяют осуществлять ОУ ППД без закрепления детали. ОУ ППД, построенные по такой схеме упрочняющей обработки, обладают высокой производительностью и позволяют решить широкий диапазон задач по упрочнению деталей. В качестве ограничения упрочнения деталей по этой схеме выступают вес детали (до 2 кг) и её габаритные размеры. В таблице 3 и 4 приведены типовые и групповые операции упрочняющей обработки элементных участков упрочнения методами ППД. |