Раздел 2. Промышленные технологии

Тема 4. Технологический процесс и его составляющие

Разработка технологических процессов (ТП) входит основным разделом в технологическую подготовку производства и выполняется на основе принципов "Единой системы технологической подготовки производства" (ГОСТ 14.001-83). ТП разрабатывается с использованием имеющегося типового или группового ТП. При отсутствии таковых ТП разрабатывается как единичный, с учетом ранее принятых прогрессивных решений в действующих единичных ТП - аналогах.

Базовой исходной информацией для проектирования ТП служат: рабочие чертежи изделия в электронном виде или в твердой копии, технические требования, объем годового выпуска изделий, наличие оборудования и оснастки.

Заготовка выбирается или проектируется, исходя из соображений, представленных в следующем разделе. При необходимости проводится технико-экономическое обоснование.

Маршрутная технология подразумевает всю обработку от заготовки до готовой детали, разбитую на операции, следующие последовательно. Для каждой операции выбирается оборудование и технологическая оснастка (приспособления, обрабатывающий и измерительный инструмент). При отсутствии необходимой оснастки оформляется заказ на ее проектирование и изготовление. При разработке операционной технологии выбираются технологические базы и схемы базирования. Применяются две системы установочных баз - основные базы и черные базы, используемые для базирования при обработке основных баз.

На первых одной-двух операциях маршрутной технологии при базировании по черным базам обрабатываются основные технологические базы.

Практически любой технологический процесс изготовления элементов изделия даже средней сложности – это многоэтапный процесс, включающий технологические операции, базирующиеся на разных ФЭ. Здесь и разнообразные виды лезвийной обработки (точение, фрезерование, сверление, строгание и т.д.), абразивной обработки (шлифование, хонингование, полирование т т.д.), электрофизические (электроэрозионная, плазменная, анодно-механическая, ультразвуковая, лазерная) и электрохимическая, пластическим деформированием (накатка, раскатка, дорнование, термофиксация) и многие другие виды обработки. Сущность этих процессов будет рассмотрена в последующих частях курса.

Все они объединены единым технологическим процессом и предусматривают превращение заготовки в готовый для сборки элемент изделия при последовательном изменении от операции к операции его точности размеров, качества поверхности и физико-механических свойств конструкционного материала. Основные характеристики процессов механической обработки материалов представлены в табл. 6.1.

В соответствии с единой системой технологической документации (ЕСТД) технологические операции нумеруются числами через 5 или 10 (5,10,15, 20 и т.д. или 10,20,30,40 и т.д.). Установы обозначаются буквами русского алфавита (А,Б,В и т.д.), а переходы цифрами, начиная с 1 (1,2,3,4 и т.д.). Технологический процесс оформляется на специальных бланках ЕСТД для маршрутной, маршрутно-операционной и операционной технологии в зависимости от типа производства.

Различают единичное, серийное и массовое производство изделий. При единичном производстве изделия изготавливаются единичными экземплярами, повторяемость которых редка или отсутствует. В серийном производстве изделия изготавливаются сериями или партиями. Количество изделий в партии определяется в зависимости от характера серийного производства (мелко-серийное, средне-серийное, крупно-серийное). При массовом производстве за каждым рабочим местом закрепляется одна постоянно повторяющаяся (в течение определенного календарного срока) операция.

Построение маршрутной технологии во многом зависит от конструктивно-технологических особенностей элемента изделия и требований точности и качества, предъявляемых к его основным, наиболее ответственным поверхностям. Для основных поверхностей с учетом точности выбранной заготовки и достижимых коэффициентов уточнения при обработке, выбирают методы обработки, назначают число и последовательность выполняемых переходов, определяют содержание операций. Место обработки менее ответственных поверхностей определяется конкретными условиями и не является принципиально важным. Если обработку этих поверхностей по расположению и видам применяемых инструментов можно вписать в основные операции, то ее включают в состав этих операций в качестве переходов, выполняемых на черновой и чистовой стадиях обработки.

В маршрутной технологии в процессе обработки предусматривается контроль с целью технологического обеспечения заданных параметров качества обрабатываемого элемента изделия. Технолог устанавливает объект контроля и его место, обращает внимание на операции, при которых точность обеспечивается наиболее трудно, назначает методы и средства контроля, при их отсутствии выдает задание на их конструирование и изготовление.

При проектировании новых производств в основе технологических разработок и выбора оборудования должны находится прогрессивный (типовой или единичный) ТП и технико-экономические обоснования, подтверждающие выгодность применения нового высокопроизводительного оборудования, сложных и дорогостоящих средств технологического оснащения. На действующих предприятиях необходимо учитывать имеющееся оборудование, однако это не должно оказывать решающего влияния на разрабатываемый технологический процесс, если условия производства (например, увеличенный за счет производственного кооперирования годовой выпуск) обеспечивает рациональное использование специального оборудования, достижение высокой производительности труда, снижение себестоимости продукции.

Проектирование технологии – задача многовариантная; варианты оцениваются по производительности и себестоимости, руководствуясь технико-экономическими принципами проектирования, имея в виду максимальную экономию времени и высокую производительность.

Технологические процессы обработки типовых деталей машиностроения (валы , втулки, фланцы, зубчатые колеса, рычаги, корпусные детали и т.д.) представлены в специальной технологической литературе (см. список литературы в конце методического пособия [1,9,10]).

При разработке технологии сборки изделия рассматриваются возможные варианты последовательности сборки, при которых гарантируется получение изделий с требуемыми потребительскими свойствами. Исходными данными для проектирования ТП сборки являются сборочный чертеж изделия в электронном виде (включая объемное изображение узлов и деталей , т.н. "рассыпуху") или в твердой копии, технические условия его испытаний и приемки, программу выпуска изделий и предполагаемую длительность выпуска изделий в годах. Цель технологических разработок – дать подробное описание процессов сборки, выявить необходимые средства производства, площади, рабочую силу, трудоемкость и себестоимость сборки изделия.

Для установления последовательности сборки необходимо уточнить служебное назначение изделия, проанализировать технические требования и выбрать методы достижения точности замыкающих звеньев. Различают методы сборки при полной, групповой или неполной взаимозаменяемости. При производстве невзаимозаменяемых изделий на последовательность сборки влияют пригоночные работы, промежуточные разборка и сборка соединений, дополнительная обработка, очистка и контроль элементов изделия.

Для условий сборки в различных промышленных отраслях могут предусматриваться методы стационарной и конвейерной сборки. Стационарная сборка предусматривается при производстве крупногабаритных изделий с использованием оснастки в виде т.н. стапелей. Элементы изделия подаются последовательно к месту сборки в определенной технологической последовательности. При конвейерной сборке определенные операции закреплены за отдельными рабочими местами, к которым последовательно подается собираемое изделие.

Испытание собранных изделий – заключительная контрольная операция качества их изготовления. Изделия испытывают в условиях, приближающихся к эксплуатационным. Все виды испытаний можно свести к приемочным, контрольным и специальным. При приемочных испытаниях выявляются фактические эксплуатационные характеристики изделия (точность, производительность, мощность, затраты энергии и т.п.), а также правильность работы различных элементов и устройств. Контрольным испытаниям подвергают изделия, у которых ранее были обнаружены дефекты. При особо высоких требованиях к изделиям их подвергают после сборки обкатке. Затем разбирают (частично или полностью), проверяют состояние элементов, вторично собирают и подвергают кратковременным контрольным испытаниям. Специальные испытания выполняют для изучения износа, проверки безотказности работы отдельных элементов, установления пригодности новых марок материалов и исследования других явлений. Специальные испытания отличаются большой длительностью. Их программа разрабатывается в зависимости от цели проведения испытаний. Таким испытаниям подвергаются не только собранные изделия, но и их отдельные элементы (коробки передач, водяные и масляные насосы и т.д.). Испытания проводятся с использованием специальных стендов и камер.