Что включает в себя разработка технологических операций

Технологический процесс

Определение и характеристика

ГОСТ дает научно строгое, но сформулированное слишком сухим и наукообразным языком определение технологического процесса. Если же говорить о понятии технологического процесса более понятным языком, то технологический процесс — это совокупность выстроенных в определенном порядке операций. Он направлен на превращение сырья и заготовок в конечные изделия. Для этого с ними совершают определенные действия, обычно выполняемые механизмами. Технологический процесс не существует сам по себе, а является важнейшей частью более общего производственного процесса, включающего в себя в общем случае также процессы контрактации, закупки и логистики, продажи, управления финансами, административного управления и контроля качества.

Схема технологического процесса

Технологи на предприятии занимают весьма важное положение. Они являются своего рода посредниками между конструкторами, создающими идею изделия и выпускающими его чертежи, и производством, которому предстоит воплощать эти идеи и чертежи в металл, дерево, пластмассу и другие материалы. При разработке техпроцесса технологи работают в тесном контакте не только с конструкторами и производством, но и с логистикой, закупками, финансами и службой контроля качества. Именно техпроцесс и является той точкой, в которой сходятся требования всех этих подразделений и находится баланс между ними.

Описание технологического процесса должно содержаться в таких документах, как:

Технологическая карта даже для простого на первый взгляд изделия может представлять собой довольно толстый том.

Для сравнения и измерения технологических процессов серийного производства применяются следующие характеристики:

В дискретном производстве такие характеристики технологических процессов не находят применения ввиду малой повторяемости изделий и больших сроков их выпуска.

Производственная программа — представляет собой список названий и учетных номеров выпускаемых изделий, причем для каждой позиции приводится объемы и сроки выпуска.

Производственная программа предприятия складывается из производственных программ его цехов и участков. Она содержит:

Производственная программа является разделом общего бизнес-плана предприятия на каждый период планирования.

Виды техпроцессов

Классификация техпроцессов проводится по нескольким параметрам.

По критерию частоты повторения при производстве изделий технологические процессы подразделяют на:

Пример типового технологического процесса

По критерию новизны и инновационности различают такие виды технологических процессов, как:

По критерию степени детализации различают следующие виды технологических процессов:

Пример маршрутной карты

Пооперационный техпроцесс был разработан во время Второй Мировой войны в США в условиях нехватки квалифицированной рабочей силы. Детальные и подробные описания каждой стадии технологического процесса позволили привлечь к работе людей, не имевших производственного опыта и в срок выполнить большие военные заказы. В условиях мирного времени и наличия, хорошо обученного и достаточно опытного производственного персонала использование такого вида технологического процесса ведет к непроизводительным расходам. Иногда возникает ситуация, в которой технологи старательно издают толстые тома операционных карт, служба технической документации тиражирует их в положенном числе экземпляров, а производство не открывает эти талмуды. В цеху рабочие и мастера за многие годы работы накопили достаточный опыт и приобрели достаточно высокую квалификацию для того, чтобы самостоятельно выполнить последовательность операций и выбрать режимы работы оборудования. Таким предприятиям имеет смысл подумать об отказе от операционных карт и замене их маршрутными.

Существуют и другие классификации видов технологических процессов.

Этапы ТП

В ходе конструкторско-технологической подготовки производства различают такие этапы написания технологического процесса, как:

Этапы технологического процесса

Трудно с первого раза найти технологические решения, обеспечивающие и плановые сроки, и необходимое качество, и плановую себестоимость изделия. Поэтому процесс разработки технологии – это процесс многовариантный и итеративный.

Если результаты экономических расчетов неудовлетворительны, то технологи повторяют основные этапы разработки технологического процесса до тех пор, пока не достигнут требуемых планом параметров.

Сущность технологического процесса

Процессом называют изменение состояния объекта под воздействием внутренних или внешних по отношению к объекту условий.

Внешними факторами будут механические, химические, температурные, радиационные воздействия, внутренними — способность материала, детали, изделия сопротивляться эти воздействиям и сохранять свою исходную форму и фазовое состояние.

В ходе разработки техпроцесса технолог подбирает те внешние факторы, под воздействием которых материал заготовки или сырья изменит свою форму, размеры или свойства таким образом, чтобы удовлетворять :

За долгое время были выработаны основные принципы построения технологических процессов.

Принцип укрупнения операций

В этом случае в рамках одной операции собирается большее число переходов. С практической точки зрения такой поход позволяет улучшить точность взаимного расположения осей и обрабатываемых поверхностей. Такой эффект достигается за счет выполнения всех объединяемых в операцию переходов за одну остановку на станок или многокоординатный обрабатывающий центр.

Подход также упрощает внутреннюю логистику и снижает внутрицеховые расходы за счет снижения числа установок и наладок режимов работы оборудования.

Особенно важно это для крупногабаритных и сложных деталей, установка которых отнимает много времени.

Принцип применяется при работе на револьверных и многорезцовых токарных станках, многокоординатных обрабатывающих центрах.

Принцип расчленения операций

Операция разбивается на ряд простейших переходов, наладка режимов работы обрабатывающего оборудования выполняется единожды, для первой детали серии, далее оставшиеся детали проходят обработку на тех же режимах.

Такой подход эффективен при больших размерах серий и относительно несложной пространственной конфигурации изделий.

Принцип дает существенный эффект снижения относительной трудоемкости за счет улучшенной организации рабочих мест, совершенствования у рабочих навыка однообразных движений по постановке-снятию заготовок, манипуляций с инструментом и оборудованием.

Абсолютное число установок при этом растет, но сокращается время на настройку режимов оборудования, за счет чего и достигается положительный результат.

Чтобы получить этот положительный эффект, технологу придется позаботиться о применении специализированной оснастки и приспособлений, позволяющих быстро и, главное, точно устанавливать и снимать заготовку. Размер серии также должен быть значительным.

Обработка дерева и металла

На практике одну и ту же деталь, одного и того же размера и веса, из одного и того же материала можно изготовить разными, иногда сильно отличающимися друг от друга методами.

На этапе конструкторско-технологической подготовки производства конструкторы и технологи совместно прорабатывают несколько вариантов описания технологического процесса, изготовления и последовательности обработки изделия. Эти варианты сравниваются по ключевым показателям, насколько полно они удовлетворяют:

На следующем этапе проводится сравнение этих вариантов, из них выбирается оптимальный. Большое влияние на выбор варианта оказывает тип производства.

В случае единичного, или дискретного производства вероятность повторения выпуска одной и той же детали невелика. В этом случае выбирается вариант с минимальными издержками на разработку и создание специальной оснастки, инструмента и приспособлений, с максимальным задействованием универсальных станков и настраиваемой оснастки. Однако исключительные требования к точности соблюдения размеров или к условиям эксплуатации, таким, как радиация ил высоко агрессивные среды, могут вынудить применять и специально изготовленную оснастку, и уникальные инструменты.

При серийном же выпуске процесс производства разбивается на выпуск повторяющихся партий изделий. Технологический процесс оптимизируют с учетом существующего на предприятии оборудования, станком и обрабатывающих центров. Оборудование при этом снабжают специально разработанной оснасткой и приспособлениями, позволяющими сократить непроизводительные потери времени хотя бы на несколько секунд. В масштабе всей партии эти секунды сложатся вместе и дадут достаточный экономический эффект. Станки и обрабатывающие центры подвергают специализации, за станком закрепляют определенные группы операций.

При массовом производстве размеры серий весьма высоки, а выпускаемые детали достаточно долгий срок не подвергаются конструктивным изменениям. Специализация оборудования заходит еще дальше. В этом случае технологически и экономически оправдано закрепление за каждым станком одной и той же операции на все время выпуска серии, а также изготовление спецоснастки и применение отдельного режущего инструмента и средств измерений и контроля.

Оборудование в этом случае физически перемещают в цеху, располагая его в порядке следования операций в технологическом процессе

Средства выполнения технологических процессов

Технологический процесс существует сначала в головах технологов, далее он фиксируется на бумаге, а на современных предприятиях — в базе данных программ, обеспечивающих процесс управления жизненным циклом изделия (PLM). Переход на автоматизированные средства хранения, написания, тиражирования и проверки актуальности технологических процессов- это не вопрос времени, в вопрос выживания предприятия в конкурентной борьбе. При этом предприятиям приходится преодолевать сильное сопротивление высококвалифицированных технологов строй школы, привыкших за долгие годы писать техпроцессы от руки, а потом отдавать их на перепечатку.

Программа управления технологическим процессом

Современные программные средства позволяют автоматически проверять упомянутые в техпроцессе инструмент, материалы и оснастку на применимость и актуальность, повторно использовать ранее написанные техпроцессы целиком или частично. Они повышают производительность труда технолога и существенно снижают риск человеческой ошибки при написании техпроцесса.

Для того чтобы из идей и расчетов технологический процесс превратился в реальность, необходимы физические средства его выполнения.

Технологическое оборудование предназначено для установки, закрепления, ориентации в пространстве и подачи в зону обработки сырья, заготовок, деталей, узлов и сборок.

В зависимости от отрасли производства сюда входят станки, обрабатывающие центры, реакторы, плавильные печи, кузнечные прессы, установки и целые комплексы.

Оборудование обладает длительным сроком использования и может изменять свои функции в зависимости от использования той или иной технологической оснастки.

Технологическая оснастка включает в себя инструмент, литейные формы, штампы, приспособления для установки и снятия детали, для облегчения доступа рабочих к зоне выполнения операций. Оснастка дополняет основное оборудование, расширяя его функциональность. Она имеет более короткий срок использования и иногда специально изготавливается для конкретной партии изделий или даже для одного уникального изделия. При разработке технологии следует шире применять универсальную оснастку, применимую для нескольких типоразмеров изделия. Особенно это важно на дискретных производствах, где стоимость оснастки не распределяется на всю серию, а целиком ложится на себестоимость одного изделия.

Инструмент предназначен для оказания непосредственного физического воздействия на материал заготовки с целью доведения ее формы размеров, физических, химических и других параметров до заданных в технических условиях.

Технолог при выборе инструмента должен принимать во внимание не только цену его покупки, но и ресурс и универсальность. Часто бывает, что более дорогой инструмент позволяет без его замены выпустить в несколько раз больше продукции, чем дешевый аналог. Кроме того, современный универсальный и высокоскоростной инструмент позволит также сократить время машинной обработки, что также прямо ведет к снижению себестоимости. С каждым годом технологи приобретают все больше экономических знаний и навыков, и написание техпроцесса из дела чисто технологического превращается в серьезный инструмент повышения конкурентоспособности предприятия.

Источник

Разработка технологических операций

Можно выделить следующие этапы разработки технологических операций:

1. Рациональное построение технологических операций. Выбор структуры операции.

2. Установление рациональной последовательности переходов в операции.

3. Выбор оборудования, обеспечивающего оптимальную производительность при условии обеспечения требуемого качества.

4. Расчет загрузки технологического оборудования. Выбор конструкции и оснастки. Установление принадлежности конструкции к стандартным системам оснастки.

5. Установление исходных данных, необходимых для расчетов, и расчет припусков и операционных размеров.

6. Установление исходных данных, необходимых для расчетов оптимальных режимов обработки, и их расчет. Установление исходных данных, необходимых расчетов норм времени.

7. Определение разряда работ и обоснование профессии исполнителей для выполнения операций в зависимости от сложности работ.

8. Проектирование технологических процессов обработки заготовок на станках с ЧПУ подчиняется общим правилам разработки технологических процессов, однако вследствие больших технологических возможностей этих станков, специфики формы образования поверхностей и появления нового технологического элемента – управляющей программы (УП) – технологическая подготовка производства при использовании станков с ЧПУ имеет свои особенности. При обработке заготовок на станках с ЧПУ операции проектируют по принципу концентрации переходов. При разработке операции выполняются следующие дополнительные пункты: выбор исходной точки; установление траекторий рабочих и вспомогательных ходов инструмента (заготовки) на основе типовых, постоянных (автоматических и гибких циклов); разработка расчетно-технологической карты (РТК) с оформлением операционного эскиза при ручном программировании; расчет траектории движения инструмента.

Источник

Лекция 5. Разработка технологических операций

Лекция 5. Разработка технологических операций

5.1. Установление рациональной последовательности переходов

Проектируя технологическую операцию, необходимо стремиться к уменьшению ее трудоемкости. Производительность обработки зависит от режимов резания, количества переходов и рабочих ходов, последователь­ности их выполнения. Поэтому в первую очередь рекомендуется составить план построения станочной операции.

Число переходов в операции зависит от многих факторов от требуемой точности и шероховатости поверхностей, сложности геометрических форм и. т.д.

Например, чтобы остановится на черновом, чистовом или отделочном переходе можно воспользоваться таблицами 1,2, 3

5.2. Выбор моделей оборудования и определение его загрузки

Общие правила выбора технологического оборудования установлены ГОСТ 14.404-73. Предварительный выбор группы оборудования производится при назначении метода обработки, обеспечивающего выполнение техничес­ких требований к обрабатываемым поверхностям. Затем при разработке технологического маршрута обработки и его технико-экономическом обо­сновании производится выбор конкретной его модели на основании ми­нимума приведенных затрат на рабочем месте. Для выполнения расчетов по приведенной методике необходимо располагать данными о цене, габа­ритах, мощности и производительности станка, что ведет к необходимос­ти назначения конкретной модели станка уже на этом этапе проектирова­ния технологического процесса. Таким образом, для операций, принятых на основании сравнения приведенных затрат на рабочем месте, вопрос о выборе оборудования решен уже на стадии составления маршрута механи­ческой обработки.

Однако при составлении маршрута механической обработки лишь не­большая часть операций принята на основании подробных экономических расчетов. Остальные намечены на основании имеющихся типовых решений, рекомендуемых справочной литературой. Для этих операций необходимо про­изводить выбор оборудования на данной стадии проектирования.

Выбор модели станка определяется прежде всего ее возможностью обес­печить точность размеров и формы, а также качество поверхности изготовля­емой детали. Если эти требования можно обеспечить обработкой на различ­ных станках, определенную модель выбирают из следующих соображений:

I) соответствие основных размеров станка габаритам обрабатываемых дета­лей, устанавливаемых по принятой схеме обработки;

2) соответствие станка по производительности заданному масштабу производства;

3) возможность Работы на оптимальных режимах резания;

4) соответствие станка по мощности;

5) возможность механизации и автоматизации выполняемой обработки;

6) наименьшая себестоимость обработки;

7) реальная возможность приобре­тения станка;

8) необходимость использования имеющихся станков.

К оснастке относят: приспособления, инструменты и средства контроля.

Определение зон рентабельности применения различных систем станоч­ных приспособлений при оснащении технологического процесса произво­дится в зависимости от планируемого периода производства изделия и коэф­фициента загрузки приспособления. Коэффициент загрузки единицы технологической оснастки Кз вычисляют по формуле:

5.4. Расчет припусков

Расчет припусков на механическую обработку производится расчетно-аналитическим и опытно-статистическим методами. Расчет припусков и назначение их по таблицам ГОСТ следует выполнять после отработки конструкции детали и заготовки на технологичность и технико-экономи­ческого обоснования метода получения заготовки. Методика расчета при­пусков аналитическим методом, которой следует пользоваться при проек­тировании, подробно изложена в литературе [Косилов «Справочник технолога машиностроительного произодства ].

Наряду с необходимыми исходными данными в начале расчета при­водится схема установки обрабатываемой заготовки. На ней следует дать поверхности, для которых рассчитываются или назначаются по табли­цам припуски на обработку. Условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 3.1107-81 показывается также базирование заготовки на данной Установке. В случае обработки заготовки в несколько установок для каж­дой из них необходимо произвести самостоятельный расчет припусков.

Пример. Рассчитать припуски на обработку и промежуточные пре­дельные размеры для диаметра 52+006 отверстия 1 корпуса, показанного на рис. 2.5. На поверхности 2, 3, 4 назначить припуски и допуски. Заготовка представляет собой отливку 1-го класса точности. Масса отливки 2,5 кг. Для расчета пользуемся таблицами справочника Косилова.

Рис. 2.5. Корпус подшипника. Чертеж и схема установки при обработке отверстия 0 52ь

Технологический маршрут обработки отверстия состоит из двух опе­раций: чернового и чистового растачивания, выполняемых при одной ус­тановке обрабатываемой детали. Заготовка базируется на плоскость осно­вания 2 и два обработанных ранее отверстия Ø 10Н7. Расчет припусков на обработку отверстия Ø52+006ведется в форме таблицы (табл. 4), в кото­рую последовательно записываются технологический маршрут обработки отверстия и все значения элементов припуска.

Суммарное значение, характеризующее качество литых загото­вок, составляет 600 мкм]. После первого технологического перехода ве­личина Т для деталей из чугуна исключается из расчетов. Поэтому для чернового и чистового растачивания ] находят только значения Rz, соответственно 50 и 20 мкм, и записывают их в расчетную таблицу.

Суммарное значение пространственных отклонений для заготовки дан­ного типа определяется по формуле:

величину коробления отверстия следует учитывать как в диаметральном, так и в осевом его сечении. Поэтому

где — диаметр и длина обрабатываемого отверстия соответственно.

Величину удельного коробления для отливок находят по справочнику Косилова.

При определении в данном случае следует принимать во внимание точность расположения базовых поверхностей, используемых в принятой схеме установки, относительно обрабатываемой в этой установке поверхности. Так, если бы для получения размера при обработке плоскости основания 2 использовалось отверстие, последующая погрешность его расположения была бы равна допуску, который выдерживается при обработке поверхности 2 от отверстия, т. е. 0,34 мм. Если же при обработке этой поверхности в качестве базы использовалась, как это и бывает в большинстве случаев, какая-то наружная поверхность, следует учитывать смещение стержня, который формирует отверстие относительно наружной поверхности. Последнее принято определять как отклонение от номинального размера в отливке, равное половине допуска на размер по соответствующему квалитету точности.

Суммарное смещение отверстия в отливке относительно наружной ее поверхности представляет собой геометрическую сумму в двух взаимно перпендикулярных плоскостях:

где— допуски на размеры Б и Г по 1-му классу точности. Суммарное значение пространственного отклонения заготовки составит:

Остаточное пространственное отклонение после чернового растачивания:

Погрешность установки при черновом растачивании:

Погрешность базирования в рассматриваемом случае возникает за счет перекоса заготовки в горизонтальной плоскости при установке ее на шты­ри приспособления из-за наличия зазоров между отверстиями и штырями. Наибольший зазор:

где dА — допуск на отверстие 0 10Н7;dВ — допуск на диаметр штыря, 0,014 мм; smin— минимальный зазор между штырем и отверстием, 0,013 мм. Наибольший угол поворота заготовки на штырях:

Погрешность базирования на длине обрабатываемого отверстия:

Погрешность закрепления заготовки e3 принимаем 120 мкм. Тогда по­грешность установки при черновом растачивании

Остаточная погрешность установки при чистовом растачивании

Минимальное значение межоперационных припусков

Минимальный припуск под растачивание:

Результаты расчетов сводим в табл 4.

Графа «Расчетный размер» заполняется начиная с конечного, в дан­ном случае чертежного, размера последовательным вычитанием расчетно­го минимального припуска каждого технологического перехода: для чер­нового растачивания

для заготовки

Значения допусков каждого перехода принимаются в соответствии с квалитетом точности обработки на рассматриваемом переходе: для чистового растачивания d= 60 мкм; для чернового растачивания d= 200 мкм; для заготовки (отливка 1-го класса точности) d= 600 мкм. В графе «Предельный размер» наибольшие значения dmаx получаются путем округления расчетных размеров до точности допуска соответствую­щего перехода. Наименьшие предельные размеры dmin получаются путем вычитания допусков соответствующих переходов из наибольших предель­ных размеров. Минимальные предельные значения припусков 2Zmjn пред­ставляют собой разности наибольших предельных размеров выполняемого и предшествующего переходов, а максимальные 2Zmax — соответственно разности наименьших предельных размеров.

Табл 4- Расчет припусков аналитическим методом

Общие припуски определяют, суммируя промежуточные, и записывают их значения в низу соответствующих граф:

Рассчитывают общий номинальный припуск и номинальный диаметр заготовки:

проверяют правильность выполнения расчетов:

Рис.1 Схема графического расположения припусков и допусков на обработку отверстия корпуса (значения в миллиметрах)

В завершение расчета строят схему расположения припусков и допус­ков на обработку отверстия 0 52+006 (рис. 1). На остальные обрабатываемые поверхности корпуса назначают припуски и допуски. Расчетные и таблич­ные значения припусков записывают в табл. 6.

Таблица 6 Припуски и допуски на обрабатываемые поверхности корпуса

Назначение припусков опытно-статистическим методом следует вести но таблицам соответствующих стандартов. Например, для назначения припусков на поковки стальные штампованные нужно использовать дан­ные ГОСТ 7505-89. Там же приведены данные по допускам на штампо­ванные поковки, а также по данным передовых предприятий.

Рассмотрим пример Требуется обработать шейки вала Ø50h 6; шероховатость 0,63; заготовка штамповка; материал –сталь 45.

Решение по таблице 7 определяем общий припуск мм. Штамповка, сталь углеродистая 1…3 мм. Принимаем для Ø 50 припуск 2,0 мм.

Источник