Содержание и последовательность технологических разработок

Разработка технологических процессов (ТП) входит основным разделом в технологи­ческую подготовку производства и выполняет­ся на основе принципов «Единой системы технологической подготовки производства» (ГОСТ 14.001-73).

ГОСТ 14.301—83 этой системы устанавливает виды и общие правила разработки техно­логических процессов, исходную информацию и перечень основных задач на этапах их разра­ботки.

Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивая по­вышение производительности труда и качества деталей, сокращение трудовых и мате­риальных затрат на его реализацию, уменьше­ние вредных воздействий на окружающую среду.

Технологический процесс разрабатывают на основе имеющегося типового или группо­вого технологического процесса. По техноло­гическому классификатору формируют техно­логический код. По коду изделие относят к определенной классификационной группе и действующему для нее типовому или групповому технологическому процессу. При от­сутствии соответствующей классификационной группы технологический процесс разрабаты­вают как единичный, с учетом ранее принятых прогрессивных решений в действующих еди­ничных технологических процессах.

Важным этапом разработок является нор­мирование технологического процесса. Норми­рование включает: расчет и нормирование труда на выполнение процесса; определение разряда работ и обоснование профессий ис­полнителей для выполнения операций в зави­симости от сложности этих работ; расчет норм расхода материалов, необходимых для реализации процесса. В ходе разработок опре­деляются требования охраны труда. Целесообразность использования средств вычисли­тельной техники при проектировании техноло­гического процесса определяется в соответ­ствии с требованиями стандартов ЕСТПП. На завершающем этапе разработок выбирают оп­тимальный вариант технологического процес­са и рассчитывают его экономическую эффек­тивность на основе существующих методик. При оформлении технологических процессов по стандартам ЕСТД проводят нормоконтроль документации, согласование и утвержде­ние в установленном порядке.

При разработке технологических процессов необходима исходная информация.

Базовой исходной информацией для проек­тирования ТП служат, рабочие чертежи дета­лей, технические требования, регламентирую­щие точность, параметр шероховатости по­верхности и другие требования качества; объем годового выпуска изделий, определяю­щий возможность организации поточного производства. Для поточного производства необ­ходимо рассчитать такт выпуска. Для непоточ­ного производства важно знать ритмичность выпуска изделий и объем серий.

При проектировании необходимо изучить и использовать руководящую и справочную информацию. Руководящая информация пред­определяет подчиненность принимаемых ре­шений государственным и отраслевым стан­дартам, учет принятых перспективных разра­боток. К справочной информации относятся опыт изготовления аналогичных изделий, ме­тодические материалы и нормативы, резуль­таты научных исследований.

Для разработки технологического процесса обработки детали требуется предварительно изучить ее конструкцию и функции, выпол­няемые в узле, механизме, машине, проанали­зировать технологичность конструкции и про­контролировать чертеж. Рабочий чертеж дета­ли должен иметь все данные, необходимые для исчерпывающего и однозначного понима­ния при изготовлении и контроле детали, и со­ответствовать действующим стандартам.

Технологичность конструкции детали ана­лизируют с учетом условий ее производства, рассматривая особенности конструкции и тре­бования качества как технологические задачи изготовления. Выявляют возможные трудно­сти обеспечения параметров шероховатости поверхности, размеров, форм и расположения поверхностей, делают увязку с возможностями методов окончательной обработки, возможно­стями оборудования и метрологических средств. Обращают внимание на конфигура­цию и размерные соотношения детали, уста­навливают обоснованность требований точно­сти, выявляют возможность тех или иных изменений, не влияющих на параметры каче­ства детали, но облегчающих изготовление ее, открывающих возможности применения высо­копроизводительных технологических методов и режимов обработки.

Размеры элементарных поверхностей дета­лей (ширины канавок и пазов, резьбы, фасок и т. п.) должны быть унифицированы. Ограни­чения при проектировании могут возникнуть, например, в случае слишком близкого распо­ложения осей отверстий у детали, невозмож­ности сквозного прохода инструмента.

Анализируют специальные технические тре­бования (балансировку, подгонку по массе, термическую обработку, покрытия и т. п.), предусматривают условия их выполнения в технологическом процессе и место проверки. Изменения утверждают в установленном по­рядке и вносят (отдел главного конструктора) в рабочие чертежи и технические требования на изготовление.

Для количественной оценки технологично­сти конструкции применяют показатели, пред­усмотренные ГОСТ 14.202-73. Показатели, характеризующие трудоемкость, материалоем­кость, унификацию конструкций элементов де­тали, требования к точности изготовления, дают конкретные представления при сравне­нии с аналогичными деталями, принятыми в качестве базовых.

Заготовку выбирают исходя из минималь­ной себестоимости готовой детали для задан­ного годового выпуска. Чем больше форма и размеры заготовки приближаются к форме и размерам готовой детали, тем дороже она в изготовлении, но тем проще и дешевле ее последующая механическая обработка и мень­ше расход материала. Задача решается на ос­нове минимизации суммарных затрат средств на изготовление заготовки и ее последующую обработку.

При выборе заготовки следует учитывать, что руководящим положениям об экономии материалов, создании безотходной и малоот­ходной технологии и интенсификации техноло­гических процессов в машиностроении отвечает тенденция использования более точной и сложной заготовки. Для таких заготовок требуется более дорогая технологическая ос­настка в заготовительном цехе (сложные штампы или комплекты модельной оснастки), затраты на которую могут оправдать себя лишь при достаточно большом объеме годо­вого выпуска заготовок. Для того чтобы при­менить точные горячештампованные заготов­ки в серийном производстве, при технологиче­ской подготовке производства предусматри­вают применение одной групповой (комплекс­ной) заготовки для нескольких близких по конфигурации и размерам деталей. Таким образом, в результате суммирования выпуска всех деталей группы увеличивается объем го­дового выпуска заготовок, и становится эконо­мически целесообразным применять сложные штампованные заготовки вместо проката. Раз­меры, припуски на обработку и механические свойства материала поступающих на обработ­ку заготовок должны соответствовать величи­нам, принятым при проектировании и изло­женным в утвержденных технических усло­виях.

Стабильность характеристик качества заго­товок существенно влияет на протекание тех­нологических процессов. В автоматизирован­ном производстве при этом создаются усло­вия для осуществления статистически упра­вляемого технологического процесса (ГОСТ 15895 — 77), обеспечивающего получение дета­лей с заданными параметрами качества при минимальных затратах времени на регулиро­вание хода технологического процесса.

Применение прогрессивных заготовок со стабильными характеристиками качества является важным условием организации гиб­кого автоматизированного производства, тре­бующего быстрой переналадки оборудования и оснастки.

При низкой точности размеров заготовок, увеличенных припусках, больших колебаниях твердости материала, плохом состоянии не­обработанных баз нарушается безотказность работы приспособлений, ухудшаются условия работы инструментов, снижается точность обработки, возрастают простои оборудования.

Выбор заготовки после соответствующих технико-экономических обоснований (см. гл. 3) оформляют назначением класса точности по соответствующему ГОСТу на заготовки и ука­занием на чертеже заготовки технологических баз. После определения припусков на обработ­ку на чертеж заготовки наносят общие припу­ски и обозначают отверстия, которые образуются в результате обработки, а в заготовке отсутствуют.

Маршрутную технологию разрабатывают, выбирая технологические базы и схемы бази­рования для всего технологического процесса. Выбирают две системы баз — основные базы и черные базы, используемые для базирования при обработке основных баз.

Всю механическую обработку распреде­ляют по операциям и, таким образом, выяв­ляют последовательность выполнения опера­ций и их число; для каждой операции выби­рают оборудование и определяют конструк­тивную схему приспособления. В поточном производстве на данной стадии проектирова­ния продолжительность выполнения операций соразмеряют с ранее рассчитанным тактом выпуска (синхронизация операций по такту бу­дет проведена при разработке операционной технологии).

На первых одной-двух операциях при бази­ровании по черным базам обрабатывают ос­новные технологические базы. Затем выпол­няют операции формообразования детали до стадии чистовой обработки (точность 7—9-го квалитета). Далее осуществляют операции местной обработки на ранее обработанных по­верхностях (фрезеруют канавки и лыски, наре­зают резьбу и зубья, сверлят отверстия и т. д.). Затем выполняют отделочную обработку ос­новных, наиболее ответственных поверхностей (точность 7-го квалитета); при необходимости за этим следует дополнительная обработка самых ответственных поверхностей с точ­ностью 6—7-го квалитета и параметром шеро­ховатости поверхности Ra = 0,32 мкм и менее.

Построение маршрутной технологии во многом зависит от конструктивно-технологи­ческих особенностей детали и требований точ­ности, предъявляемых к ее 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.

Деление всего объема обработки на опера­ции, выбор оборудования, формирование опе­раций по содержанию зависят также от усло­вий производства. В поточном производстве штучное время любой операции должно со­ответствовать такту выпуска, а для этого в не­которых случаях требуется применять спе­циальные приспособления, инструментальные наладки и станки. При обработке на универ­сальных станках стремятся к более полному использованию их возможностей. Наиболее точные станки используют для чистовой и от­делочной обработки, выделяемой в отдельные операции. Чтобы избежать трудоемких пере­установок крупногабаритных и тяжелых заго­товок, черновую и чистовую обработку таких заготовок выполняют за одну операцию. Та­кое же построение маршрутной технологии ха­рактерно для любых деталей в мелкосерийном производстве. Во всех случаях выполнения черновой и чистовой обработки за одну опера­цию рекомендуется сначала провести черно­вую обработку всех поверхностей, а затем выполнить чистовую обработку тех поверхно­стей, для которых она необходима.

В маршрутной технологии в процессе обра­ботки предусматривают контроль с целью технологического обеспечения заданных пара­метров качества обрабатываемой детали. Тех­нолог устанавливает объект контроля и его место, обращая внимание на операции, при ко­торых точность обеспечивается наиболее труд­но; назначает методы и средства контроля, выдает задание на их конструирование.

В массовом производстве необходимое ка­чество обработки обеспечивается установле­нием условий статистического управления и регулирования технологического процесса (ГОСТ 15895-77).

При проектировании новых производств в основе технологических разработок и выбо­ра оборудования должны находиться прогрес­сивный технологический процесс и технико-экономические обоснования, подтверждающие выгодность применения нового высокопрои­зводительного оборудования, сложных и доро­гостоящих средств технологического оснаще­ния. На действующих заводах 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 деталей.

Операционную технологию разрабатывают с учетом места каждой операции в маршрут­ной технологии. К моменту проектирования каждой операции известно, какие поверхности и с какой точностью были обработаны на предшествующих операциях, какие поверхно­сти и с какой точностью нужно обрабатывать на данной операции.

Проектирование операций связано с разра­боткой их структуры, с составлением схем на­ладок, расчетом настроечных размеров и ожи­даемой точности обработки, с назначением режимов обработки, определением нормы времени и сопоставлением ее с тактом работы (в поточном производстве). При расчетах точ­ности и проверке производительности может возникнуть необходимость в некоторых изме­нениях маршрутной технологии, выбора обо­рудования, содержания операции или условий ее выполнения.

Операционная технология позволяет вы­дать задание на конструирование специально­го оборудования, средств механизации и авто­матизации, на разработку средств технологи­ческого оснащения и метрологического обес­печения процесса.

Проектирование операции — задача много­вариантная; варианты оценивают по произво­дительности и себестоимости, руководствуясь технико-экономическими принципами проекти­рования (см. т. 2), имея в виду максимальную экономию времени и высокую производитель­ность.