Разработка технологических процессов обработки деталей

Технологический процесс (ТП) — это установленная соответствующими технологическими документами последовательность действий, взаимосвязанных между собой и направленных на объект процесса с целью получения требуемого результата. Технологические процессы состоят из рабочих операций, которые могут быть связаны друг с другом с помощью технологических переходов.

Принято различать три вида технологических процессов (ТП):

• единичный
• типовой
• групповой

Каждый ТП разрабатывается при подготовке производства изделий после отработки конструкции на технологичность (ГОСТ 14.201—83). Технологический процесс разрабатывается для изготовления нового изделия или совершенствования выпускаемого (в соответствии с достижениями науки и техники).

Основой для нового ТП обычно служит имеющийся типовой или групповой технологический процесс. Если таковые отсутствуют, то за основу берут действующие единичные технологические процессы изготовления аналогичных изделий.

Работа по разработке технологических процессов начинается с анализа исходных данных для разработки ТП (первый этап). Необходимо по имеющимся сведениям о программе выпуска и конструкторской документации на изделие ознакомиться с его назначением и конструкцией, требованиями к изготовлению и эксплуатации.

Затем последовательно выбирают действующий типовой, групповой ТП или аналог единичного процесса. Формируют технологический код изделия по технологическому классификатору, обрабатываемое изделие относится к соответствующей классификационной группе на основе кода и к действующему единичному или типовому процессу.

По классификатору заготовок, методике расчета и технико-экономической оценки выбора заготовок, стандартам и техническим условиям на заготовку и основной материал выбирают исходную заготовку и методы ее изготовления, дается технико-экономическое обоснование выбора заготовки.

Выбирают технологические базы, оценивают точность и надежность базирования (используют классификаторы способов базирования и существующую методику выбора технологических баз).

По документации типового, группового или единичного ТП составляют маршрут обработки, определяют последовательность технологических операций и состав технологического оснащения.

В основу построения маршрута обработки (плана операций) должны быть положены следующие принципы:

• в первую очередь необходимо назначать те операции, при выполнении которых в наименьшей степени уменьшается жесткость детали, а также те поверхности, при обработке которых легче выявляются дефекты заготовки и в наибольшей степени перераспределяются внутренние напряжения, в связи с чем уменьшается возможность деформации детали в последующих операциях
• операции, при выполнении которых можно ожидать повышенного брака, следует выполнять в начале технологического процесса
• в разрабатываемом технологическом процессе обработки детали необходимо предусмотреть раздельное выполнение черновых, чистовых и отделочных операций, в противном случае это может привести к снижению точности обработки
• точно скоординированные соосные отверстия необходимо обрабатывать с одной установки
• план операций механической обработки должен быть связан с термообработкой, так как последняя влияет не только на маршрут движения детали, но и на обрабатываемость металла и качество обработанных поверхностей
• отделочные операции обработки поверхностей следует выполнять в конце технологического процесса

Важный этап — разработка технологических операций и расчет режимов обработки. На основании документации типовых, групповых или единичных технологических процессов и классификатора технологических операций составляют последовательность переходов в каждой операции, выбирают средства технологического оснащения (СТО), в том числе средства контроля и испытаний (используют стандарты, каталоги, альбомы).

На этом же этапе выбирают средства механизации и автоматизации процесса и внутрицеховые средства транспортирования. Назначают и рассчитывают режимы обработки на основании тех-нологических нормативов.

Необходимо осуществить нормирование ТП: установить исходные данные для расчета норм времени и расхода материалов, рассчитать затраты труда и расход материалов, определить разряд работ и профессии исполнителей операций (используют нормативы времени и расхода материалов, классификаторы разрядов работ и профессий).

По методике расчета экономической эффективности процессов (просчитывается несколько вариантов) выбирают оптимальный ТП.

На заключительном этапе на основании стандартов ЕСТД технологический процесс оформляется документально, осуществляется нормоконтроль технической документации.

Выбор технологического оборудования. Этот этап начинают с анализа формирования типовых поверхностей деталей для определения наиболее эффективных методов их обработки, учитывая при этом назначение и параметры изделия. Результаты анализа представляют в виде отношений затрат основного и штучного времени и приведенных затрат на выполнение работ различными методами. Лучшим вариантом считается тот, значения показателей которого минимальные.

Выбор оборудования осуществляют по главному параметру, в наибольшей степени выявляющему его функциональное значение и технические возможности. Физическая величина, характеризующая главный параметр, устанавливает взаимосвязь оборудования с размером изготовляемого изделия.

При выборе оборудования учитывают также минимальный объем приведенных затрат на выполнение технологического процесса при максимальном сокращении периода окупаемости затрат на механизацию и автоматизацию. Годовая потребность в оборудовании определяется по годовому объему работ, устанавливаемому статистическим анализом затрат средств и времени на изготовление изделий. Годовые приведенные расходы на использование оборудования определяются размерами затрат на его эксплуатацию.

Производительность оборудования определяют на основании анализа времени изготовления изделия заданного качества.

Выбор технологической оснастки и средств контроля. При выборе технологической оснастки и средств контроля предусматривается проведение следующего комплекса работ:

• анализ конструктивных характеристик изготавливаемого изделия (габаритные размеры, материалы, точность, геометрия и шероховатость поверхностей и т. д.), организационных и технологических условий изготовления изделия (схема базирования и фиксации, вид технологической операции, организационная форма процесса изготовления и т. д.)
• группирование технологических операций для определения наиболее приемлемой системы технологической оснастки и повышения коэффициента ее использования
• определение исходных требований к технологической оснастке
• отбор номенклатуры оснастки, соответствующей установленным требованиям
• определение исходных расчетных данных для проектирования и изготовления новых конструкций оснастки
• выдача технического задания на разработку и изготовление технологической оснастки

Конструкцию оснастки определяют на основе стандартов и типовых решений для данного вида технологических операций с учетом габаритных размеров изделий, вида и материала заготовок, точности параметров и конструктивных характеристик обрабатываемых поверхностей, влияющих на конструкцию оснастки, технологических схем базирования и фиксации заготовок, характеристик оборудования и объемов производства.

При разработке процессов контроля выявляют характеристики объекта контроля; показатели процесса контроля, определяющие выбор средств; уточняют методы и схемы измерений, для чего требуется конструкторская документация на изделие, технологическая документация на его изготовление и контроль, методика расчета показателей контроля.

Состав средств контроля должен обеспечивать заданные показатели с учетом метрологических и эксплуатационных характеристик (используются государственные, отраслевые стандарты и стандарты предприятий на средства контроля, классификаторы и каталоги средств контроля). Произведенный выбор средств контроля обосновывается экономически выдаются исходные данные и технические задания для проектирования недостающих средств. Затем составляют ведомости отобранных средств. По результатам выбора средств контроля оформляют технологическую документацию согласно требованиям стандартов.

Формы организации технологических процессов. Форма организации технологических процессов изготовления изделия зависит от установленного порядка выполнения операций, расположения технологического оборудования, числа изделий и направления их движения в процессе изготовления.

Существуют две формы организации ТП — групповая и поточная:

• Групповая форма организации ТП характеризуется однородностью конструктивно-технологических признаков заготовок, единством средств технологического оснащения одной или нескольких технологических операций и специализацией рабочих мест. Группы заготовок для обработки в определенном структурном подразделении (цехе, участке и т. д.) должны устанавливаться с учетом трудоемкости обработки и объема выпуска. Окончательно номенклатуру групп заготовок, подлежащих обработке на конкретном участке (цехе), следует устанавливать после расчета загрузки оборудования.
• Поточную форму отличает специализация каждого рабочего места на определенной операции, согласованное и ритмичное выполнение всех операций технологического процесса на основе постоянства такта выпуска и размещение рабочих мест в последовательности, строго соответствующей ТП.

При рассмотрении факторов, определяющих форму организации ТП, сначала устанавливают виды изделий, затем их группируют по общности конструктивно-технологических признаков. Это позволяет в каждом случае определить тип производства изделий и их составных частей.

Учитывая заданную программу выпуска каждого изделия, намечают календарные сроки выполнения заданий на основе длительности производственных процессов. Одновременно определяют необходимое оборудование, коэффициент его загрузки, а также показатель относительной трудоемкости.

Организация ТП должна обеспечивать ритмичный выпуск изделий при условии их прохождения по всем операциям с наименьшими перерывами, т. е. максимально приближаться к поточной форме. Поточная форма организации ТП в зависимости от номенклатуры одновременно обрабатываемых заготовок может реализовываться на однономенклатурных и многономенклатурных поточных линиях. Первая поточная линия характеризуется обработкой заготовок одного наименования по закрепленному ТП в течение длительного периода времени. На многономенклатурных поточных линиях обрабатывается группа конструктивно подобных деталей с однородными операциями обработки, причем каждая деталь имеет серийный выпуск.

Разработка типовых и групповых технологических процессов. Типовой технологический процесс характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций для группы деталей, обладающих общими конструктивными признаками.

Типовые технологические процессы разрабатывают на основе анализа множества действующих и возможных технологических процессов на типовые представители групп деталей. Типизация обеспечивает устранение многообразия технологических процессов обоснованным сведением их к ограниченному числу типов. Типизация технологических процессов основана на классификации объектов производства, она заключается в разделении их по конструктивным признакам на отдельные группы, для которых возможна разработка общих технологических процессов или операций.

Начальным этапом разработки типовых технологических процессов является классификация объектов производства. Затем для каждого класса деталей разрабатывают основные маршруты изготовления, включая заготовительные процессы. Затем выбирают заготовку и методы ее изготовления. Руководствуясь классификатором способов базирования и методикой выбора технологических баз, выбирают схему базирования, оценивают точность и надежность базирования.

Составляют технологический маршрут в порядке последовательности операций, определяют группы оборудования для выполнения операций.

При разработке технологических операций — выбирают их структуру, последовательность переходов в операции, подбирают оборудование и оснастку, обеспечивающие оптимальную произво-дительность при заданном качестве, рассчитывают загрузку оборудования, определяют оптимальные режимы резания, припуски на обработку, а также нормы времени. Устанавливают разряд работ и профессии исполнителей операций.

Оценка вариантов типовых технологических процессов для выбора оптимального осуществляется по методикам расчета точности, производительности и экономической эффективности.

Заключительным этапом разработки типовых технологических процессов является оформление их согласно требованиям стандартов ЕСТД.

Групповой технологический процесс (ГТП) предназначен для совместного изготовления группы изделий различной конфигурации в конкретных условиях производства на специализированных рабочих местах. ГТП разрабатывается с целью экономически целесообразного применения методов и средств крупносерийного и массового производства в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства. Групповой технологический процесс состоит из комплекса групповых технологических операций, разрабатываемых для выполнения на специализированных рабочих местах согласно технологическому маршруту изготовления определенной группы изделий.

При разработке групповой технологической операции следует предусмотреть достаточную величину суммарной трудоемкости технологически однородных работ для обеспечения непрерывной загрузки средств технологического оснащения без их полной переналадки в течение экономически целесообразного периода. Основой разработки ГТП и выбора общих средств технологического оснащения для совместной обработки группы изделий является комплексное изделие.

При выборе комплексного изделия следует учитывать, что его конструкция должна содержать основные элементы всех изделий группы, подлежащие обработке. Комплексное изделие может быть одним из изделий группы, реально существующим или искусственно созданным (т. е. условным).

При значительном разнообразии конструкций, затрудняющих искусственное создание комплексного изделия, его заменяют двумя или несколькими характерными деталями группы. Групповые технологические процессы и операции разрабатывают для всех типов производства только на уровне предприятия в соответствии с требованиями стандарта.