Технологический процесс и его характеристики

1. Технологический процесс и его характеристики 1.1. Структура технологического процесса Определения, структура техпроцесса – по ГОСТ 3.1109. Процессы технологические, основные термины и определения. Производственный процесс  совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта продукции. Технологический процесс  часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) последующему определению состояния предмета труда; таким образом, при реализации технологического процесса происходит изменение качественного состояния объекта производства (химических и физических свойств материала, форм, размеров, качества поверхности) внешнего вида объекта и т. д. (в техпроцесс включен контроль качества). Любой технологический процесс (ТП) представляет собой совокупность таких основных элементов, как операция (ОП), установ (Уст), позиция (Поз) и переход (Пер). Рис. 1. Структура технологического процесса Под технологическим процессом механической обработки понимают последовательное изменение форм и свойств материала детали от момента поступления заготовки в обработку до получения готовой детали. 1.2. Структура технологической операции Операция  законченная часть технологического процесса, характеризуемая выполнением совокупности установов на одном рабочем месте (или с использованием одной технологической системы). Признаком операции является неизменность применяемого оборудования. Разновидности операций: а) по количеству обрабатываемых деталей: • для обработки одной детали; • для обработки нескольких деталей; в операции применяются несколько одноместных или одно многоместное приспособление; б) по количеству выполняемых установов: • с одним установом (Nуст=1); • с несколькими установами (Nуст>1); в) по последовательности выполнения установов для случая, когда Nуст >1: • с последовательным; • с параллельным; • с параллельно-последовательным. Количество установов в операции и последовательность их выполнения предопределяется выбором оборудования и оснастки. Установ. Под установом понимают часть операции, характеризуемую выполнением совокупности позиций (или переходов) при обработке одной детали и постоянной схеме установки. Разновидности установов: а) по методу достижения точности обработки: • установ, реализующий индивидуальный метод достижения точности Уим. Характерен при обработке на ненастроенных станках (единичное производство), состоит из переходов, не имеет позиций; • установ, реализующий автоматический метод достижения точности Уам. Характерен при обработке на настроенных станках, состоит из позиций; б) по количеству позиций в установе: • однопозиционный (Nпоз = 1 ), • многопозиционный ( Nпоз >1 ), установ, не имеющий позиций ( Nпоз = 0 ), характерна для установов Уим; в) по последовательности выполнения позиций: • последовательное, характерное для токарно-револьверных станков, универсальных станков с элементарной настройкой, станков с ЧПУ и ОЦ; • параллельное, характерное для многошпиндельных токарных и агрегатных станков. В общем случае количество позиций и последовательность их выполнения в установе предопределяются технологическими возможностями выбираемого оборудования. Признаком установа является неизменность схемы установки детали. Позиция. Следует различать конструктивную позицию и технологическую. Конструктивная позиция предопределяется конструкцией станка. Примером могут быть многошпиндельные токарные станки, где каждый шпиндель соответствует позиции, агрегатные станки. Используется как ограничение при формировании обработки на станке. Технологическая позиция – это элемент технологического процесса, является расчетным элементом. В ГОСТе и учебниках отсутствует понятие технологической позиции. Что же будем понимать под технологической позицией? Под технологической позицией будем понимать часть установа, характеризуемую выполнением совокупности технологических переходов одного вида обработки (одной точности) на настроенном станке. Основным признаком технологической позиции является неизменность наладки инструмента (инструментов). Разновидности позиций. 1. По структуре позиции: – позиция первой структуры, характеризуемая постоянством применяемого комплекта инструментов (инструмента), имеет место, например, при обработке на токарно-револьверных станках; признаком смены позиции является смена комплекта инструментов (поворот револьверной головки), рис. 2; – позиция второй структуры, характеризуемая постоянством положения обрабатываемой детали, имеет место, например, при обработке на токарных многошпиндельных автоматах и полуавтоматах, агрегатных станках с поворотным столом; признаком смены позиции в этом случае является перемещение детали в другое положение. Для станков типа «ОЦ» с горизонтальным шпинделем характерны обе структуры позиции (рис. 3 и 4). 2. По виду обработки: • черновые, IT13 и IT12; • получистовые, IT11; • чистовые, IT10 и IT9; • повышенной точности, IT8 и IT7; • высокой точности, IT6; • особо высокой точности, IT5. 3. По последовательности выполнения технологических переходов в позиции: • последовательное, • параллельное. Последовательность выполнения переходов предопределяется технологическими возможностями выбираемого оборудования. 4. по участию в процессе обработки: • рабочие, предназначенные для выполнения технологических переходов; • установочные – для установки и закрепления; выделяются в самостоятельные позиции на станках, имеющих несколько конструктивных позиций. Рис. 2. Позиция первой структуры по постоянству комплекта инструмента: смена позиции – смена инструмента за счет поворота револьверной головки Рис. 3. Позиция первой структуры для станков типа «ОЦ» по постоянству комплекта инструмента: смена позиции – смена инструмента, поворот детали – изменение перехода в позиции Рис. 4. Позиция второй структуры для станков типа «ОЦ» по постоянству положения обрабатываемой детали: смена позиции – поворот детали, смена инструмента – изменение перехода в позиции Переход. Переход может быть технологическим и вспомогательным (рис. 5). Технологический переход  законченная часть технологической позиции (установа), выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах. Вспомогательный переход – действия человека и оборудования, необходимые для выполнения технологического перехода, не сопровождаемые изменением формы, размеров поверхности детали и шероховатости поверхности. Например, установка детали, смена инструмента и т.д. Рис. 5. Классификация переходов Технологический переход может быть представлен как элементарный (ЭП) и совокупный (ЭП). Элементарный технологический переход  это законченная часть технологической позиции (установа) по обработке одним простым инструментом одной поверхности при постоянном режиме резания. Например,  20Н12 – сверло, V, S, t = const. При изменении хотя бы одной характеристики – другой переход. Совокупный технологический переход – совокупность элементарных технологических переходов, выполняемых в автоматическом режиме. Совокупный переход реализуется в виде нескольких разновидностей. 1. Инструментальный переход (ИП)  одним инструментом обрабатываются последовательно несколько поверхностей с конкретными режимами резания в автоматическом режиме (рис. 6). Рис. 6. Инструментальный переход 2. Блочный переход (БП)  одновременная обработка нескольких поверхностей детали несколькими инструментами, закрепленными в одном инструментальном блоке, с конкретными режимами резания в автоматическом режиме (рис. 7). Рис. 7. Блочный переход 3. Комбинированный переход (КП)  с применением комбинированного инструмента, характерен для токарно-револьверных станков, токарных горизонтальных автоматов и полуавтоматов, агрегатных станков. Различают комбинированный инструментальный переход (КИП), когда одна поверхность обрабатывается комбинированным инструментом последовательно (рис. 8, а), и комбинированный блочный переход (КБП), когда комбинированным инструментом обрабатывается несколько поверхностей параллельно (рис. 8, б). а) б) Рис. 8. Комбинированный переход: а  обработка комбинированным инструментом сверло-зенкер одной поверхности (КИП); б  обработка комбинированным инструментом нескольких поверхностей (КБП) 4. Совмещенный переход (СП)  обработка двух смежных поверхностей одним инструментом. Например, канавки и торца (рис. 9, а), наружной поверхности и торца резцом с углом в плане  = 900 (рис. 9, б). а) б) Рис. 9. Примеры совмещенных переходов Технологический переход состоит из рабочего, вспомогательного ходов и приемов. Рабочий ход – законченная часть основного перехода, состоящая из однократного непрерывного перемещения инструмента, изменяющего форму детали или шероховатость поверхности. Признак – постоянство применяемого инструмента, поверхности, режима. Например, необходимо обработать вал с  60h14 до  39h12. Допустимая толщина снимаемого слоя резцом tдоп = 3,5 мм. где – количество рабочих ходов. Вспомогательный ход характеризуется однократным перемещением инструмента относительно заготовки, не связанным с изменением состояния заготовки, но необходимый для выполнения рабочего хода (например, холостой ход инструмента). Прием – законченная совокупность действий рабочего, направленных на выполнение перехода. Деление на приемы – условное. Например, переход по установке заготовки состоит из приемов: взять заготовку из тары, перенести к приспособлению, установить в приспособление, закрепить в приспособлении. 2. Типы производства и характеристики их технологических процессов Тип производства – классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий. Объем выпуска изделий – количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, изготавливаемых или ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделением в течение планируемого интервала времени. Различают следующие типы производства: единичное, серийное, массовое. К единичному относится производство, характеризуемое широкой номенклатурой изготавливаемых изделий и малым объемом их выпуска. Количество деталей разного наименования (N), выпускаемых производственным подразделением, колеблется от 30 до 40 и более. Объем выпуска деталей (Q) находится в пределах от одной до десяти деталей в год. Конструкции изделий, как правило, являются сложными и разнообразными. Оборудование и технологическая оснастка для обработки в основном универсальное. Располагается оборудование группами по видам: токарные, фрезерные, сверлильные и т.д. Время подготовки станка и инструментов при обработке каждой детали в общей структуре нормы времени относительно велико. Квалификация рабочих очень высокая. Анализ единичного производства показывает, что себестоимость выпускаемой продукции высока. Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом их выпуска. Номенклатура изделий колеблется в пределах N = 10…20, а объем выпуска – Q = 10…..20000 – 70000 деталей в год. В зависимости от объема выпуска, трудоемкости и повторяемости серий в течение года различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производства. Мелкосерийное производство по своей характеристике приближается к единичному производству, крупносерийное – к массовому. Рассмотрим особенности среднесерийного производства, в дальнейшем его будем называть просто серийным производством. Это производство является наиболее распространенным в машиностроении. Оборудование и технологическая оснастка для обработки в основном специализированное. Располагается оборудование по ходу технологического процесса. Квалификация рабочих ниже, чем в единичном производстве (средняя), себестоимость продукции также ниже. Массовое – это производство, характеризуемое узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного времени. В современных условиях это время ограничивается моральным сроком службы изделия. Номенклатура деталей – N = 1; объем выпуска Q = 50000….200000 деталей в год и более. Оборудование и технологическая оснастка для обработки в основном специальные. Располагается оборудование строго по технологическому процессу. Квалификация рабочих невысокая. Себестоимость выпускаемой продукции ниже, чем при серийном производстве.