Принципы разработки технологического процесса

Принципы разработки технологического процесса

ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА При разработке технологического процесса руководствуются тремя  основными принципами: — технический — технологический  процесс должен полностью обеспечивать выполнение всех требований рабочего чертежа и технических условий  на изготовление детали; — экономический — изготовление детали должно вестись с минимальными затратами труда и издержками производства; — организационный — деталь должна изготавливаться в условиях, организации производства, обеспечивающих наибольшую эффективность. Из нескольких вариантов  технологического процесса изготовления одной и той же детали, равноценных  с позиции технического принципа, выбирают наиболее эффективный вариант  с позиций организационного и  экономического принципа. Технологические разработки позволяют выявить необходимые  средства производства для выпуска  изделий, трудоемкость и себестоимость  изготовления изделий. При проектировании новых  и реконструкции существующих заводов разработанные технологические процессы являются основой проекта. Исходную информацию для  разработки технологического процесса делят на базовую, руководящую и  справочную. Базовая информация: рабочий  чертеж с техническими условиями  на изготовление детали; объем выпуска  изделий, в которые входит изготовляемая  деталь с учетом выпуска запасных частей; планируемый интервал времени  выпуска деталей и запасных частей. Если технологический процесс разрабатывается  для действующего предприятия, то указываются  сведения о составе и состоянии  оборудования и другие документы, в  которых изложены основные требования, учитываемые при разработке технологического процесса. Руководящая информация: стандарты, устанавливающие требования к технологическому процессу и методам управления им; стандарты на оборудование и оснастку; документация на действующие единичные, типовые и групповые технологические  процессы; нормативы режимов обработки, припусков, вспомогательного времени; документация по технике безопасности и производственной санитарии и  т. д. Справочная информация: техническая  информация опытного производства; описание прогрессивных методов изготовления и ремонта; каталоги, справочники, альбомы  прогрессивных средств технологического оснащения и т. д. Технологический процесс  разрабатывается на основе имеющегося типового или группового технологического процесса. Он должен быть прогрессивным  и обеспечивать повышение производительности труда и качества изделий, сокращение трудовых и материальных затрат на его реализацию, уменьшение вредных  воздействий на окружающую среду. Установлено десять основных этапов проектирования технологического процесса. 1. Анализ исходных данных  для разработки технологического  процесса. Тщательно изучаются сборочный  чертеж изделия и рабочий чертеж  детали; условия изготовления детали  и эксплуатации изделия; программа  и интервал времени выпуска  изделий; наличие или отсутствие  оборудования, возможности модернизации  оборудования, наличие производственных  площадей для расширения производства. Определяются организационно-экономические  характеристики производства: тип  (серийность), форму организации,  такт выпуска изделий и др. 2. Выбор действующего  типового, группового технологического  процесса или поиск аналога  единого технологического процесса. Формируется технологический код  изделия по технологическому  классификатору. На основе технологического  кода деталь относится к соответствующей  классификационной группе, и к  действующему типовому, групповому  или единичному технологическому  процессу, а если такой классификационной  группы нет, то разрабатывается  единичный технологический процесс. З. Выбор исходной заготовки  и методов ее изготовления. Определяют вид исходной заготовки (например, отливки) выбирают метод изготовления исходной заготовки из нескольких вариантов (например, литье в ПГФ, литье в  кокиль, литье в оболочковые формы) с экономическим обоснованием выбранного варианта. Проектируют чертеж исходной заготовки и технологический  процесс получения заготовки  в заготовительном цехе. 4. Выбор технологических  баз. Технологическая база —  это поверхность, линия или  точка заготовки, ориентирующая  ее при обработке на станке. Например, при обработке крышки  на токарном станке она базируется  в трехкулачковом самоцентрирующем патроне по наружной цилиндрической поверхности между кулачками и по торцу, упираясь в торцовую поверхность кулачков. По классификатору способов базирования выбирают технологические  базы и оценивают точность и надежность базирования по производительности технологического процесса. 5. Составление технологического  маршрута обработки. По документации  типового, группового или единичного  технологического процесса определяется  последовательность технологических  операций и предварительно выбирается  состав средств технологического  оснащения: оборудования, приспособлений  и инструмента (режущего, измерительного  и вспомогательного). Если типовой, групповой  или аналог единичного технического процесса отсутствует, то разрабатывается  технологический маршрут обработки  поверхностей детали на основании вида исходной заготовки, формы, точности, шероховатости, твердости и других требований к  обрабатываемым поверхностям деталей. Последовательность обработки  поверхностей включает черновую обработку (удаление основной части припуска), чистовую ( получение заданной точности обработки) и отделочную обработку (достижение заданной шероховатости). б. Разработка технологических операций. Разрабатывается или уточняется последовательность переходов — частей технологической операции, характеризуемых постоянством используемого инструмента при обработке поверхности детали или при сборке изделия. При проектировании операций по методу дифференциации переходов, когда  операция состоит из малого числа  простых переходов, обеспечивается большая гибкость производства, что  важно при частой смене выпускаемых  изделий. Более простое оборудование и оснастка способствуют сокращению сроков подготовки производства новых  изделий. Рассчитываются промежуточные  припуски, устанавливаются технологические  допуски и предельные размеры  заготовки по технологическим переходам. Рассчитываются режимы обработки. Окончательно выбираются средства технологического оснащения, а также механизации и автоматизации  элементов процесса и внутрицехового транспортирования. 7. Нормирование технологического  процесса. Рассчитываются нормы  времени и расхода материала.  Обосновывается профессия исполнителя  и определяется разряд работ. 8. Определение требований  техники безопасности. Устанавливаются  требования безопасности и производственной  санитарии в условиях производства (шум, вибрации и т. д.) на  основании Системы стандартов  безопасности труда (ССБТ) и инструкций  по технике безопасности и  производственной санитарии. Разрабатываются  требования, выбираются методы и  средства обеспечения устойчивости  природной среды. 9. Расчет экономической  эффективности технологических  процессов. Выбирается оптимальный  вариант технологического процесса  из нескольких аналогичных. На  основе методики расчета экономической  эффективности. 10. Оформление технологического  процесса. Производится оформление  и нормоконтроль технологической документации на основе требований стандартов ЕСТД, а также согласование документации со всеми заинтересованными службами и ее утверждение.

Задача разработки технологического процесса изготовления детали заключается  в

нахождении для данных производственных условий оптимального варианта перехода от

полуфабриката, поставляемого на машиностроительный завод, к готовой детали. Выбранный  вариант должен обеспечивать требуемое  качество детали при наименьшей ее

себестоимости. Технологический процесс  изготовления заготовки рекомендуется  разрабатывать в следующей последовательности:

1) изучить по чертежам служебное  назначение детали и проанализировать  соответствие ему технических  требований и норм точности;

2) выявить число деталей, подлежащих  изготовлению в единицу времени  и по неизменяемому чертежу,  наметить вид и форму организации  производственного процесса;

3) выбрать полуфабрикат, из которого  должна быть изготовлена деталь;

4) выбрать технологический процесс  получения заготовки, если неэкономично  или

физически невозможно изготовлять  деталь непосредственно из полуфабриката;

5) обосновать выбор технологических  баз и установить последовательность  обработки поверхностей заготовки;

6) выбрать способы обработки  поверхностей заготовки и установить  число переходов по обработке  каждой поверхности, исходя из  требований к качеству детали;

7) рассчитать припуски и установить  межпереходные размеры и допуски на отклонения всех показателей точности детали;

8) оформить чертеж заготовки;

9) выбрать режимы обработки,  обеспечивающие требуемое качество  детали и производительность;

10) пронормировать технологический процесс изготовления детали;

11) сформировать операции из  переходов и выбрать оборудование  для их осуществления;

12) выполнить размерный анализ  технологического процесса;

13) выявить необходимую технологическую  оснастку для выполнения каждой  операции и разработать требования, которым должен отвечать каждый  вид оснастки;

14) разработать другие варианты  технологического процесса изготовления  детали,

рассчитать их себестоимость и  выбрать наиболее экономичный вариант;

15) оформить технологическую документацию;

16) разработать технические задания  на конструирование нестандартного  оборудования, приспособлений, режущего  и измерительного инструмента.

При разработке технологического процесса используют чертежи сборочной единицы, в состав которой входит деталь, чертежи самой детали, сведения о  количественном выпуске деталей, стандарты  на полуфабрикаты и заготовки, типовые  и групповые технологические  процессы, технологические характеристики оборудования и инструментов, различного рода справочную литературу. Руководящие  материалы, инструкции, нормативы.

Технологический процесс разрабатывают  либо с привязкой к действующему, либо для создаваемого производства. В последнем случае технолог обладает большей свободой в принятии решений по построению технологического процесса и выбору средств для его осуществления.

Разработка технологического процесса изготовления любой детали должна начинаться с глубокого изучения ее служебного назначения (СН) и критического анализа  технических требований и норм точности, заданных чертежом.

Формулируя СН детали, необходимо не только четко сформулировать задачи, для

решения которых предназначена деталь, но и описать условия, в которых деталь должна

выполнять свое СН в течение всего  срока службы.

В первую очередь необходимо «отыскать» исполнительные поверхности детали. Это

те поверхности, которыми деталь выполняет  свое СН и, ради которых она создается.

Важнейшим и самым трудоемким при  достижении показателем качества детали, как и СЕ, является ее точность. Характеризуется  она рядом технических требований (ТТ).

Анализ и корректировку ТТ на деталь удобно выполнять в несколько этапов.

На первом этапе анализируется  и корректируется номенклатура ТТ, которая условно состоит из 2 групп. К одной группе относятся показатели, характеризующие точность каждой поверхности детали: точность размеров (длина, Ø, высота и т.п.); точность формы (макроотклонения, волнистость, микроотклонения); твердость, покрытие и т.п.

Ко второй группе относятся показатели, характеризующие относительное  расположение всех поверхностей детали (параллельность, симметричность, соосность и т.п.).

Непрерывно-поточное производство целесообразно  организовывать тогда, когда технологическое  оборудование можно полностью загрузить  изготовлением детали одного

наименования, т.е. при массовом типе производства.

При изготовлении малотрудоемких деталей  в относительно небольших количествах

(крупносерийное, серийное производство) целесообразно организовывать переменнопоточное производство. При этом детали объединяют в группы по признакам близости СН, конструктивных форм, размеров, ТТ, материалов и разрабатывается групповая технология. 

Выбор исходной заготовки и метода ее получения

Основными факторами, влияющими на решения, принимаемые на данном этапе  разработки технологического процесса изготовления детали, являются: конструкция  детали, материал, служебное назначение, технические требования, программы  выпуска в год (Nг) и по неизменным чертежам (Nн.ч.); тип производства, вид и форма организации производства, стоимость материала (полуфабриката), себестоимость исходной заготовки,

получаемой тем или иным методом; расход материала, себестоимость изготовления детали из исходной заготовки.

Выбор исходной заготовки и метода ее получения должен обеспечивать минимальную  себестоимость детали. Исходная заготовка  – заготовка перед первой технологической  операцией механической обработки.

Для того чтобы проще представить  последовательность выбора исходной заготовки,

Себестоимость самих исходных заготовок, полученных разными методами, колеблется в широких пределах. Для получения заготовок используют разнообразные технологические процессы и их сочетания: различные способы литья, пластического деформирования металлов, резка, сварка, комбинированные способы: штамповки – сварки, литья – сварки; порошковой металлургии.

Основанием для выбора технологических  баз является служебное назначение поверхностей детали и установленные  между ними размерные связи.

Выбор технологических баз зависит: от ТТ, характеризующих точность размеров,

расположения и макрогеометрию поверхностей детали (за исключением случаев их обработки мерным инструментом); от возможностей существующего парка оборудования и технологической оснастки.

Выбор технологических баз выполняют  в два этапа:

– выбирают технологические базы, необходимые для получения наиболее ответственных показателей точности детали и используемые при обработке  большинства поверхностей заготовки;

– выбирают технологические базы на первой (первых) операции технологического

процесса.

Выбор технологических баз для  обработки большинства поверхностей заготовки

определяет те поверхности, с которых  необходимо начинать ее обработку. Выбор  технологических баз на первой (первых) операции связан с решением двух групп  задач:

1) установлением связей между  обрабатываемыми и остающимися  необработанными поверхностями;

2) распределением припусков между  обрабатываемыми поверхностями.

Обычно возможны несколько вариантов. Каждый вариант базирования обеспечивает прямое (кратчайшее), т.е. наилучшее  решение лишь одной задачи из всей совокупности. Поэтому нужно выбрать  тот вариант, который обеспечивает все ТТ в пределах допускаемых отклонений и менее сложен в реализации схем базирования.

Определение последовательности обработки  поверхностей заготовки. Выбранный  вариант базирования служит основой  при определении последовательности обработки поверхностей заготовки. Вместе с тем, определяя последовательность обработки, учитывают: конструктивные особенности детали; требования к ее качеству; методы получения размеров, свойства заготовки (материал, масса, размеры, припуски на обработку); возможности оборудования, необходимость в термической обработке; организацию производственного процесса и др.

Обработку заготовки начинают обычно с подготовки технологических баз. В комплекте баз в первую очередь  обрабатывают поверхность (или сочетание  поверхностей),

лишающую заготовку большего числа  степеней свободы (установочная или  двойная направляющая база). Базирование  заготовки по необработанным поверхностям в направлении выдерживаемых  размеров допустимо лишь один раз.

В начале технологического процесса обычно стремятся снять с заготовки  наибольшие припуски с тем, чтобы  создать лучшие условия для перераспределения  остаточных

напряжений в заготовке и  вскрыть возможные дефекты на ранней стадии обработки.

Высокие требования к точности формы, размеров и относительного положения  поверхностей детали заставляют вести  обработку заготовки в несколько  переходов. В отдельных случаях  предварительную и окончательную  обработку поверхности выполняют  последовательно при одной установке  заготовки. Чаще эти этапы разделяют, относя

окончательную обработку поверхностей на конец технологического процесса.

В конец технологического процесса выносят обработку легкоповреждаемых  поверхностей (например, наружных резьб).

На последовательность обработки  поверхностей заготовки влияют термическая (ТО)

и химико-термическая обработка (ХТО). Неизбежное деформирование заготовки  в результате такой обработки  вынуждает предусматривать в  технологическом процессе предварительную  и окончательную обработку и  начинать последнюю с «правки» технологических  баз. Поверхности, исправление которых  после ТО затруднительно (например, крепежные отверстия в корпусных деталях), обрабатывают после ее выполнения. Некоторые виды ХТО усложняют процесс механической обработки. Так, при цементации, если требуется науглеродить только отдельные поверхности заготовки, остальные защищают либо омеднением, либо дополнительным припуском, удаляемым после цементации, но до закалки.

Влияет на последовательность обработки  поверхностей и необходимость соблюдения очередности в образовании различных  конструктивных элементов детали. Например, крепежные резьбовые отверстия  нужно обрабатывать после того, как  будет окончательно обработана поверхность  заготовки, с которой они сопряжены. В противном случае резьбы в отверстиях будут испорчены.

Все перечисленное служит основой  для разработки технологического процесса механической обработки заготовки.

Выбор способов обработки и определение  количества необходимых переходов

В этом разделе после того, как  установлена последовательность обработки  всех поверхностей заготовки, выбираются способы и средства обработки  каждой из них.