Общая методика проектирования технологических процессов.

Проектирование технологических процессов — творческая деятельность человека — базируется на использовании опыта и новейших достижений науки и техники.

Степень совершенства конкретного технологического процесса может быть оценена совокупностью следующих технико-экономических показателей:

- качеством продукции, обеспечиваемым данным технологиче­ским процессом;

- уровнем производительности труда, его механизацией и авто­матизацией;

- себестоимостью продукции;

- условиями труда при выполнении данного процесса;

- степенью соответствия технологического процесса передовым формам организации производства;

- трудоемкостью и циклом подготовки производства, связанными с освоением данного технологического процесса;

- мобильностью (специфическим показателем) — свойством технологического процесса сохранять высокие технико-экономические показатели в условиях резкого изменения программы выпуска продукции.

При проектировании технологических процессов эти показатели приобретают значение требований, которыми и должен руководствоваться технолог.

Традиционные методы проектирования процессов изготовления деталей можно подразделить на проектирование единичных и типовых технологических процессов.

Единичный технологический процесс— технологический процесс, относящийся к изделиям одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства.

Типовой технологический процесс— технологический процесс, характеризуемый единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.

Проектирование единичных технологических процессовизготовления деталей включает несколько этапов, выполняемых в следующей последовательности:

- изучение данных чертежа детали и технических условий на ее поставку;

- выбор (или анализ заданных чертежом) типа и формы заготовки, необходимой для изготовления детали;

- выбор способов и последовательности обработки и составление схемы процесса изготовления детали;

- разработка вариантов процесса и выбор из них наиболее экономичного;

- оформление технологической документации на принятый к исполнению вариант процесса;

- разработка технических заданий на проектирование новых видов оборудования, технологической оснастки, контрольно-измерительного инструмента, предусмотренных процессом изготовления детали.

Приведем краткую характеристику содержания каждого из этапов проектирования единичного процесса изготовления детали,

Изучение данных чертежа детали и технических условий на ее поставку, включая анализ сборочного чертежа узла или агрегата, в которые входит данная деталь, позволяет установить назначение детали, требования к точности, шероховатости поверхностей обработки, к прочности и покрытиям, выявить количество деталей, идущих на изделие.

Такое изучение чертежа детали нередко позволяет внести уточнение в требования к обработке и в конструктивное оформление детали с целью использования более производительных способов обработки, применения более точных заготовок или универсального инструмента взамен специального, что может повысить эффективность производства. При этом нужно иметь в виду, что любые изменения чертежа детали могут быть сделаны только по согласованию с конструктором.

Формы и размеры заготовки, необходимой для изготовления детали путем удаления припуска, должны максимально приближаться к форме и размерам детали и содержать наименьшее количество обрабатываемых поверхностей. Например, применение штампованных заготовок повышает коэффициент использования материала и снижает трудоемкость обработки, так как уменьшается объем снимаемого металла, а некоторые поверхности не обрабатываются. Однако в ряде случаев применение прутков в качестве заготовок позволяет использовать для обработки высоко производительное оборудование, например, станки-автоматы, а применение штампованных заготовок требует дополнительных трудовых затрат на оснастку и изготовление заготовок. Поэтому окончательное решение о рациональном виде заготовки может быть принято только с учетом программы выпуска изделий и расходов, связанных с получением того или иного вида заготовки.

Форма и размеры заготовок для деталей, изготовляемых из листа, профилей и труб, определяются по соответствующим шаблонам или по формулам.

Способы обработки определяются формой поверхностей детали и требованиями к их точности и шероховатости, а последовательность изготовления — взаимной связью поверхностей между собой и выбором установочных баз при закреплении заготовки на станке или в приспособлении. Выбор способов обработки для каждой по­верхности детали начинается с завершающего перехода, на котором должны быть обеспечены заданные точность и шероховатость поверхностей, а затем определяются виды предварительной обработки.

Выбор способа обработки и базирования зависит от указанных требований. То же самое относится и к подбору оборудования. Однородные по характеру воздействия на предмет обработки станки могут иметь разную производительность. Окончательное решение о выборе того или иного станка может быть получено лишь на основании экономических расчетов в зависимости от количества изготовляемых деталей. Варьировать можно применяемым инструментом и приспособлениями, что также связано с производительностью.

Таким образом, при определении последовательности изготовления детали в ряде случаев можно наметить несколько вариантов, удовлетворяющих требованию качества детали.

Выбор наиболее экономичного варианта процесса изготовления детали осуществляется на основании сравнения технико-эконо­мических показателей по методике, изложенной в гл. 3.

Технологической документацией на принятый к исполнению вариант процесса в мелкосерийном производстве служат технологические карты, разрабатываемые на весь процесс изготовления детали по операциям для планирования загрузки рабочих и оборудования. В крупносерийном и массовом производстве, а также на сложные операции новых технологических процессов в мелкосерийном производстве процесс изготовления детали оформляется на операционных картах. Комплект операционных карт сводится в альбом, который снабжается сводной картой на весь процесс.

Иногда при использовании сложного вида оборудования, например, агрегатных станков, станков-автоматов и полуавтоматов, станков с программным управлением разрабатываются карты наладки, а для проверки сложных деталей как на отдельных переходах их изготовления, так и после окончательной обработки -карты контроля.

Разработка технологических заданий на проектирование нового специального оборудования, специальной оснастки и инструмента является заключительным этапом проектирования техноло­ического процесса.

Точное выполнение разработанного технологического процесса обеспечивает требуемое качество изделия и является законом производства. Изменения технологического процесса вносятся в установленном порядке только после тщательной их проверки и при условии, что качество изделия при этом не снижается.

Проектирование типовых технологических процессов. Типизация технологических процессов, одним из основоположников которой является профессор А. П. Соколовский, имеет следующие возможные направления разработки.

1. Классификация деталей с выявлением определенного числа типов деталей. При этом детали, относимые к одному типу, должны иметь принципиально общий технологический процесс.

2. Формулировка технологических задач, относящихся к изготовлению деталей в целом или к обработке отдельных поверхностей либо к сочетанию этих поверхностей.

Первое направление встречает большие трудности, связанные с классификацией разнообразных деталей изделия и с большим числом типов деталей, которые приходится рассматривать.

Второе направление требует более углубленного изучения предмета обработки, так как для того, чтобы свести все необходимые сведения к совокупности четко сформулированных технологических задач, необходимо предварительное выполнение большой исследовательской работы.

Любой технологический процесс определяется совокупностью составляющих его элементов. Например, к числу основных элементов, составляющих процесс изготовления деталей, относятся следующие: виды частных процессов и последовательность их выполнения; оборудование, применяемое для осуществления частных процессов и его настройка; технологическая оснастка (приспособ­ления, обрабатывающий и измерительный инструмент) и ее настройка; точность выполнения каждого частного процесса.

К одному типовому процессу, очевидно, могут быть отнесены процессы изготовления различных деталей, если последние имеют в своем составе некоторое количество одинаковых с типовым процессом элементов. Такое группирование технологических процессов сокращает время на их проектирование, так как общие для всех процессов элементы разрабатываются один раз. Одновре­менно сокращаются затраты и на осуществление технологических процессов. Оборудование и оснастка используются для изготовления деталей различной конструкции и оказываются полностью загруженными. Обобщение элементов «настройка оборудования» и «настройка оснастки» сокращает количество переналадок и затрат труда на их выполнение.

Основной принцип типизации технологических процессов заключается в группировании технологических процессов с целью унификации их отдельных элементов, с последующим совместным проектированием и осуществлением унифицированных элементов всех процессов, входящих в данный типовой процесс.

Поэтому одним из наиболее важных вопросов типизации технологических процессов является выбор их элементов, подлежащих унификации. Номенклатура унифицируемых элементов, очевидно, служит тем признаком, по которому классифицируют и группируют технологические процессы. Отношение числа унифицированных элементов технологического процесса к общему числу составляющих его элементов можно рассматривать как характеристику степени типизации S_T.

Повышение степени типизации технологических процессов, с одной стороны, сопровождается сокращением непосредственных затрат на осуществление каждого из процессов, с другой стороны, — уменьшением количества наименований деталей, объединяемых в одну группу. Например, при S_T = 1 в каждую группу удается включить процессы изготовления деталей не более двух наименований. Даже незначительные различия в конструкции деталей неизбежно приводят к несовпадению нескольких элементов технологического процесса. Сокращение номенклатуры деталей, входящих в одну группу, в конкретных производственных условиях приводит к снижению серийности производства и связанному с этим повышению непроизводительных затрат.

Очевидно, для каждого конкретного случая существует некоторая оптимальная степень типизации, которой соответствует наибольший экономический эффект. Например, практический опыт и расчеты показывают, что в мелкосерийном производстве для цехов механической обработки при изготовлении небольших по размерам деталей оптимальная степень типизации близка к принятой в методе групповой обработки .

Типовой технологический процесс для большинства деталей, охватываемых данным типом, представляет собой отступление от наилучшего варианта, что влечет за собой снижение технико-экономических показателей каждого из процессов.

В мелкосерийном производстве такое снижение технико-экономических показателей перекрывается экономией от сокращения работ по проектированию процессов, от лучшей загрузки оборудования и оснастки, от уменьшения количества переналадок оборудования. В крупносерийном и массовом производстве снижение технико-экономических показателей, связанных с отступлением от наилучшего варианта процесса изготовления детали, не компенсируется сокращением объема работ по проектированию технологических процессов. Оборудование и оснастка в этом случае полностью загружаются и при единичном технологическом процессе.

Следовательно, эффективность типизации технологических процессов уменьшается с увеличением объема производства и не оправдывает себя в крупносерийном и массовом производстве.