Техмаш 2013 / 1. Лекц / 9. Основи проектування ТП

9. Основи проектування технологічних процесів

Из tstu2005-030

4. Проектирование технологического процесса изготовления детали.

4.1. Формулировка служебного назначения детали.

4.2. Анализ технических условий на изготовление детали.

4.3. Анализ технологичности конструкции детали.

4.4. Выбор и экономическое обоснование метода получения заготовки.

4.5. Обоснование последовательности выполнения операций изготовления детали и выбора баз.

4.6. Выбор методов обработки поверхностей детали и определение необходимого количества пере-

ходов. Выбор технологического оборудования.

4.7. Анализ вариантов и выбор оптимального маршрута обработки детали.

4.8. Расчет припусков и межоперационных размеров заготовки.

4.9. Разработка операций технологического процесса.

4.9.1. Выбор схемы построения операций.

4.9.2. Выбор и обоснование технологического оборудования, технологической оснастки, режущего

и контрольно-измерительного инструмента.

4.9.3. Расчет и определение режимов резания и норм времени на каждую операцию.

4.9.4. Расчет технико-экономической эффективности технологических операций.

Метою курсу являється вивчення технологічних процесів, обладнання, оснащення і інструмента, необхідних для виготовлення деталей, складання вузлів і машин, а також ремонту і відновлення працездатності найбільш відповідальних деталей і вузлів машин.

Одна із головних задач курсу – вивчення основ проектування технологічних процесів виготовлення деталей і складання вузлів і машин.

ТП виготовлення машин включає в себе наступні основні етапи:

- Виробництво або вибір заготовок;

- Виготовлення деталей;

- Складання вузлів і машин та їх регулювання;

- Обкатування і випробовування, оздоблення, контроль і прийомка.

ТП розробляють при проектуванні нових і реконструкції діючих дільниць і цехів, при організації виробництва нових виробів на діючих підприємствах. Крім того ТП розробляються і коректуються і при випуску освоєної продукції внаслідок безперервного конструктивного удосконалення виробів і необхідності впровадження нових досягнень науки і техніки, ліквідації "вузьких місць" на виробництві.

1. Принципи і задачі технологічного проектування.

В основу розробки будь якого ТП положено три принципи: технічний, економічний і організаційний.

Технічний принцип полягає в тому, що ТП повинен повністю забезпечити виконання вимог креслень і технічних умов на виготовлення виробу – точність, якість, технологічність. Наприклад точність роботи шпинделя верстата характеризується радіальним і торцьовим биттям, точність переміщення супорта - різницею між показами переміщення по лімбу і фактичним переміщенням.

Якість поверхонь деталей визначається геометричними і фізико-механічними параметрами. Деякі з них (HR_c, Rz) вказують на кресленні, інші по причині відсутності надійних засобів цехового контролю - не вказують. Одначе знання впливу цих параметрів на надійність і довговічність деталей дає можливість впливати на якість за рахунок використання різних режимів, інструментів, методів зміцнення, чистової обробки тощо.

Економічний принцип - при виготовленні повинні бути забезпечені мінімальні витрати на виробництво і затрати праці при заданій продуктивності.

Організаційний принцип, як продовження економічного, направлений не те, щоб форма організації ТП відповідала типу виробництва, розташування обладнання забезпечувало безперервність обробки і найкоротші транспортні шляхи, робочі місця відповідали вимогам НОП і санітарно-гігієнічним нормам, своєчасно забезпечувати робочі місця кресленнями, заготовками, інструментом, пристроями, матеріалами, щоб своєчасно вивозилась стружка.

Задачі технологічного проектування: проектування ТП виготовлення деталей (складання) повинно дати детальний опис процесів виготовлення з необхідними техніко-економічними розрахунками і обґрунтуванням вибраного варіанту (оскільки їх зазвичай буває декілька). Наприклад поверхня деталі може бути оброблена різними методами і в різній послідовності, один і той же вузол може бути зібраний з використанням різних методів досягнення точності. Тому із різних варіантів ТП виготовлення одного і того ж виробу, рівноцінних з технічної точки зору, вибирають найбільш ефективний і рентабельний.

Вирішення задач проектування ТП залежить від багатьох факторів, являє собою трудомісткий процес і вимагає оптимізації навіть для простих деталей, тому і виконується в декілька стадій. Степінь поглиблення розробок залежить від типу виробництва. Дуже детальні розробки необхідні для масового і велико серійного виробництв, схематичні - для одиничного.

При проектуванні ТП виготовлення деталей машин необхідно враховувати основні напрямки в сучасній технології машинобудування, які зводяться до наступного:

1. Максимальне скорочення обробки металу різанням шляхом виготовлення заготовок з найбільшою точністю. В результаті цього економиться метал, інструмент, електроенергія, скорочується машинний парк, трудомісткість і вартість обробки.

2. Інтенсифікація ТП і підвищення продуктивності шляхом використання верстатів високої продуктивності, агрегатних верстатів, автоматизованого обладнання, використання твердосплавного і мінералокерамічного інструменту, швидкодіючих пристроїв, підвищених режимів обробки, використання сучасних більш досконалих методів обробки.

3. Досягнення найбільш продуктивними методами обробки високої точності розмірів і форми деталей, якості їх поверхонь.

4. Розвиток і впровадження технології зміцнення - підвищення експлуатаційних властивостей деталі і зміцнення її поверхні термічними, хіміко-термічними, наплавленням твердих сплавів, пластичним деформуванням та іншими засобами.

5. Висування при проектуванні на перший план оптимального ТП, уніфікація ТП.

6. Більш широке впровадження поточного методу не тільки в масовім, а й у серійнім виробництві.

7. Використання електрофізичних і електрохімічних способів розмірної обробки нових конструкційних матеріалів обробка яких традиційними методами часто неможлива.

2. Технологічна підготовка виробництва. Вихідні дані для проектування

Раціональна організація виробничого процесу неможлива без проведення технічної підготовки виробництва – конструкторської і технологічної. Конструкторська підготовка охоплює питання ЄСКД, стандартизації, нормалізації, взаємозамінності тощо, а технологічна – комплекс питань від розробки ТП виготовлення виробів до впровадження ТП і налагодження виробництва. Цю складну задачу вирішує великий колектив заводських підрозділів, її трудомісткість в загальній підготовці виробництва сягає 30-40% в дрібносерійнім і до 60% у масовім виробництві.

Для забезпечення спільності вимог до ТПП на всіх підприємствах і скорочення строків підготовки у 1975 р. було введено у дію комплекс державних стандартів ЄСТПП, який передбачає широке використання прогресивних типових ТП, стандартизованого обладнання і оснащення, засобів механізації і автоматизації. При оформленні ТП по стандартам ЄСТД оформлюють необхідну документацію, проводять її нормо контроль і затвердження в установленім порядку. При розробці ТП використовують наступні основні види технічної інформації:

- технологічні класифікатори об’єктів виробництва;

- класифікатори технологічних операцій;

- стандарти ЄСТД, галузеві стандарти і стандарти підприємств;

- типові технологічні процеси;

- стандарти і каталоги на засоби технологічного оснащення;

- нормативи режимів різання;

- матеріальні і трудові нормативи.

Крім того керуються довідковою інформацією і даними про місцеві виробничі умови, робочу площу, наявне обладнання, кваліфікацію робочої сили і інше, що може суттєво вплинути на можливості технолога.

Основою для проектування ТП виробництва являється подетальна виробнича програма яку складено на основі загальної виробничої програми підприємства, робочі креслення машин, умови їхньої роботи і технічні вимоги на виготовлення.

Обсяги річного випуску дають можливість визначитись з питаннями організації поточного виробництва, визначити такт випуску, а для групової форми організації виробництва – визначитися з ритмічністю випуску виробів і об'ємом серій.

Креслення повинні включати робочі креслення деталей, необхідні проекції і розрізи, складальні креслення вузлів і механізмів, креслення загальних видів машин.

Для проектування ТП виготовлення деталей на робочих кресленнях повинно бути вказано:

• вид заготовки;

• матеріал і його марка (ДСТ);

- розміри і допуски на неточність обробки, шорсткість поверхонь, вид термічної обробки.

На складальних кресленнях і загальних видах повинні бути вказані:

- конструктивні зазори і посадки;

- допуски на розміри які визначають взаємне розташування деталей;

- особливі вимоги що до складання з'єднань чи монтажу всієї машини.

В специфікаціях деталей по кожному виробу повинно бути вказано:

- найменування деталей, включаючи і ті, що купуються;

- вага (чиста і чорнова);

- вид матеріалу його марка хімічний склад і механічні властивості;

- кількість деталей на один виріб;

- для нормалізованих деталей - номер ДСТ, ГОСТ чи ОСТ.

Опис конструкції виробів повинен дати повне і правильне уявлення про їх роботу, функції і призначення окремих частин і вузлів та їх взаємодію.

Технічні вимоги на виготовлення і здачу виробів визначають вимоги, які висовуються до виробу в цілому і до його окремих деталей.

3. Стадії і послідовність проектування ТП (три стадії):

1. Технічне завдання -ТЗ;

2. Технічний проект - ТехПр;

3. Робочий проект – РПр.

ТЗ - містить технічні вимоги до технологічної документації, степінь її деталізації, виконавців.

ТехПр - розробляється після затвердження ТЗ і включає проектний маршрутний ТП, на цім етапі приймаються основні принципові і організаційні рішення і проводиться техніко-економічне обґрунтування прийнятих рiшень.

РПр - в залежності від деталізації розробляють маршрутні, маршрутно-операційні, операційні карти.

У будь якому випадку технологічне проектування - це ітераційний процес, пов'язаний з неодноразовим поверненням, переглядом, поглибленням прийнятих раніше рішень.

Технологія виготовлення залежить від типу виробництва і організаційної форми роботи, в різних типах виробництва можуть використовувати різні види заготовок, методи обробки, обладнання, оснащення, може бути різною структура технологічних операцій.

В одиничнім виробництві намічують тільки маршрут обробки, режими і між операційні припуски не вказують в розрахунку на високу кваліфікацію виконавців.

В серійнім - на кожній операції чітко виділяють установи, позиції, припуски, режими різання. ТП розробляється в технологічних картах, схемах, інструкціях.

У масовім виробництві найбільш детальна розробка ТП, де кожний елемент операції має велике значення. Методи обробки і обладнання орієнтують на середньо економічну точність, прогресивне оснащення і інструмент.

4. Етапи технологічного проектування. Процес проектування починають після аналізу висхідної інформації, він містить ряд взаємопов’язаних етапів, які виконуються у певній послідовності:

1. Технологічний контроль креслень (відпрацювання конструкції виробу на технологічність).

2. Вибір типу і організаційної форми виробництва.

3. Вибір виду вихідної заготовки і методу її виготовлення.

4. Вибір баз, установочних і затискних устроїв.

5. Проектування маршруту обробки окремих поверхонь (МОП) і всієї деталі (МОД), розробка структури операцій.

6. Вибір засобів технічного оснащення.

7. Розрахунок і призначення режимів обробки.

8. Розрахунок припусків і між операційних розмірів.

9. Нормування ТП.

10. Вибір засобів механізації і автоматизації.

11. Оформлення технологічних документів.

3.1. Технологічний контроль креслення. ТП розробляється тільки для тих деталей, креслення яких пройшли технологічний контроль і їх конструкції пройшли етап відпрацювання на технологічність. Технолог вносить корективи в робочі креслення для підвищення технологічності без зниження споживчих властивостей виробу виходячи з його призначення, наприклад конструктори часто завищують вимоги до точності розмірів і шорсткості поверхонь деталей. Таким чином проектування ТП з урахуванням вимог найбільш раціонального і економічного виготовлення і складає принцип технологічності конструкції виробу.

3.2. Вибір типу виробництва. Форми і методи організації ТП залежать від програми випуску, установленого порядку виконання ТО, розташування технологічного обладнання, напрямку переміщення виробів при їх виготовленні. Розрізняють дві форми організації ТП - групову і потокову.

Групова форма - це групування виробів, технологічного спорядження навколо однієї або кількох технологічних операцій та спеціалізація робочих місць. Основа такої форми - групування виробів за конструктивно-технологічними ознаками, технологічне обладнання в цеху розташовують за його типами, а заготовки обробляють на різних дільницях цеху.

Потокова форма - це спеціалізація кожного робочого місця щодо виконання конкретної операції, узгодження та ритмічне виконання кожної операції ТП на основі такту випуску. Ця форма передбачає розміщення робочих місць у послідовності, яка відповідає маршруту ТП, вона являється більш продуктивною і ефективною. Робота безперервним потоком основана на чіткій ритмічності і синхронізації операцій. Такт випуску являється основною розрахунковою величиною, на основі якої здійснюється розчленування ТП на окремі операції з точно визначеним штучним часом. Такт випуску - це інтервал часу, через який періодично здійснюється випуск одиниці продукції:

= 60 F / N (1)

де F – дійсний фонд робочого часу, F=2030 год/рік (при роботі в одну зміну), N - програма випуску.

Доцільність застосування потокової форми організації виробництва встановлюють на основі зіставлення середнього штучного часу Т_шт обробки для кількох основних операцій з розрахунковим тактом випуску , тобто за числом робочих місць Рм, що випадають на одну операцію:

Рм = Т_шт / (2)

При Рм > 0,6 вибирають потокову форму, в противному разі - групову. Потокова форма залежно від номенклатури виробів може бути одно, - або багато номенклатурною лінією.

Як уже відмічалось, тип виробництва визначається ступінню спеціалізації робочих місць, номенклатурою виробів, формою їх переміщення по робочим місцям. Рівень спеціалізації робочих місць характеризують коефіцієнтом закріплення операцій, тобто кількістю операцій О, що виконуються на однім робочім місці протягом деякого визначеного часу (ГОСТ 3.1121-84):

Кз.о. = О/Рм (3)

Кз.о. – одна з основних характеристик типу виробництва, якщо за робочим місцем незалежно від завантаження закріплено тільки одну операцію Кз.о. = 1 - то виробництво масове, при

1 < Кз.о. < 10 - велико серійне,

10 < Кз.о. < 20 - середньо серійне,

20 < Кз.о. < 40 - дрібносерійне.

При Кз.о. > 40 - виробництво одиничне.

Наприклад, якщо на дільниці 15 робочих місць і на них протягом місяця на 6 місцях виконувалось по одній операції, на трьох - по дві, на чотирьох - по три і на двох - по 4 операції, то:

1× 6+ 2× 3 + 3×4+ 4×2

Кз.о. = ------------------------------------ = 2,1 - виробництво велико серійне.

15

При проектуванні ТП на конкретну деталь тип виробництва можна оцінити по коефіцієнту серійності, який для кожного з типів виробництв має своє значення:

Кс = / Т_шт (4)

Значення Кс = 1 характерно для масового виробництва.

При Кс = 2 -10 – велико серійне виробництво, обробку деталей ведуть серіями (партіями),

при Кс = 10 -20 - виробництво середньо серійне, а при Кс > 20 - дрібносерійне.

В серійнім виробництві часто проектують комплексні поточні лінії: заготівельна дільниця, механічна обробка, термічна обробка, правка, нанесення покриттів, складання тощо. Використовується переналагоджуване обладнання і оснащення. У цьому випадку такт випуску розраховують як:

60 F

= ------------------------------ Кп ( 5 )

N₁ + N₂ +…+ N_n

де N_і - обсяги виробництва різнойменних виробів, Кп = 0,95 - коефіцієнт переналагодження.

3.3. Згідно стандартам і технічним умовам на матеріали і заготовки вибирають висхідну заготовку і метод її виготовлення, проводиться техніко-економічне обґрунтування вибору заготовки. В ЄСТТП розроблені класифікатори заготовок, методики розрахунку і техніко-економічної оцінки вибору заготовок.

3.4. При розробці ТП механічної обробки важливо правильно вибрати установочні поверхні (бази), способи установки і закріплення заготовок на верстатах. Призначення баз є одним із важливих етапів проектування оскільки суттєво впливає на точність і продуктивність обробки. В ряді випадків можлива реалізація кількох варіантів базування із яких не просто вибрати кращий. Для цього використовують існуючі методики вибору технологічних баз і класифікатори способів базування.

3.5. Одні і ті ж поверхні можуть бути оброблені різними методами і інструментами. По документації типового чи групового ТП та класифікаторам технологічних операцій складають технологічні маршрути обробки окремих поверхонь (МОП) і всієї деталі (МОД), визначають послідовність операцій.

3.6. Визначають склад технологічного обладнання і оснащення виходячи з його функціонального призначення і технологічних можливостей (точність, продуктивність, розміри деталей тощо) і використовуючи стандарти і каталоги на обладнання і засоби технологічного оснащення. Для технологічного оснащення основними являються вимоги по забезпеченню необхідної точності і найменших затрат праці і часу на установку, вивірку і закріплення деталей. Склад засобів контролю і його метрологічні характеристики повинен забезпечити необхідну точність і зручність вимірювань для виготовлення якісної продукції.

3.7. Важливий етап після призначення структури операцій – розрахунок і визначення режимів обробки. Режим обробки - найважливіший фактор протікання технологічного процесу, а різання – найпоширеніший метод досягнення необхідної якості обробки. Елементи режимів різання повинні вибиратися так, щоб необхідна точність і продуктивність досягалися при найменшій собівартості обробки.

3.8.÷3.11. На цих етапах визначають величину припусків, необхідних для отримання заданих розмірів, проводять розрахунки і нормування праці на основі нормативів часу і класифікатору розрядів робіт і професій, вибирають засоби механізації і транспорту, оформлюють технологічну документацію, проводять її нормо контроль. Окремий етап складає забезпечення вимог техніки безпеки і виробничої санітарії, тощо.

Из проектир….Киселев

4. РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕМОНТНО-

МЕХАНИЧЕСКОГО ЦЕХА

4.1. Обоснование типа и формы организации производства в ремонтно-механическом цехе

Ремонтно-механический цех (или малое предприятие этого профиля) является характерным представителем цехов единичного и мелкосерийного производства при групповой непоточной форме его организации. В ряде случаев, главным образом на участке изготовления запасных частей, возможна организация предметно-замкнутых участков с групповой поточной формой организации.

6