79976

Основы проектирования технологических процессов материального производства

Лекция

Производство и промышленные технологии

Разрабатываемый технологический процесс должен оптимально сочетать наиболее полные возможности оборудования режущего инструмента приспособления и другой технологической оснастки при оптимальных режимах обработки минимальных затратах то есть при наименьшей технологической себестоимости. Технологический процесс должен использовать прогрессивные методы обработки удовлетворять требованиям чертежей и техническим условиям должен быть гибким обеспечивать повышение производительности культуры производства экологической безопасности....

Русский

2015-02-15

63.5 KB

1 чел.

Тема 7. Основы проектирования технологических

процессов материального производства

Общие сведения о проектировании технологических

процессов

Под проектированием понимается процесс разработки описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта на основе его чертежа.

Существует три стадии разработки технологических процессов.

  1.  Техническое задание (ТЗ) содержит технические требования к технологической документации, степени ее детализации, исполнителям, источникам финансирования. Производятся ориентировочные расчеты технико-экономической эффективности проектных решений. Утвержденное ТЗ является основанием для разработки технического проекта.
  2.  Технический проект (ТП) – это стадия разработки проектного маршрутного технологического процесса с принятием основных принципиальных технических и организационных решений, он (после рассмотрения и утверждения) является основанием для детальной разработки.
  3.  Рабочий проект (РП) – стадия, в которой в зависимости от степени детализации разрабатывается рабочие маршрутно-операционные или операционные технологические процессы.

Технологическое проектирование является итерационным процессом, связанным с многократным пересмотром и углублением решений, принятых на более ранних стадиях.

В настоящее время в машиностроении имеет место все три вида проектирования технологических процессов: неавтоматизированное, автоматизированное и автоматическое.

В основу разработки технологических процессов заложены технический, экономический, социальный принципы.

Разрабатываемый технологический процесс должен оптимально сочетать наиболее полные возможности оборудования, режущего инструмента, приспособления и другой технологической оснастки при оптимальных режимах обработки, минимальных затратах, то есть при наименьшей технологической себестоимости. Технологический процесс должен использовать прогрессивные методы обработки, удовлетворять требованиям чертежей и техническим условиям, должен быть гибким, обеспечивать повышение производительности, культуры производства, экологической безопасности.

Исходными данными для проектирования единичного технологического процесса являются: основная (базовая) и справочно-руководящая документация.

Основная документация: производственная программа, определяемая программой выпуска изделия, в которую входит конкретная деталь; чертеж сборочной единицы; спецификация; рабочий чертеж детали, выполненный в соответствии с требованиями ЕСКД.

Справочно-руководящая документация: справочные, нормативные материалы и литература; каталоги и паспорта оборудования; альбомы приспособлений и другой технологической оснастки; ГОСТы, стандарты, нормали; нормативы режимов резания; методическая и прикладная информация по управлению технологическими процессами; программное обеспечение ЭВМ;  нормативы технического нормирования; тарифно-квалификационные справочники; информация о передовых достижениях в области техники и технологий.

Если технологический процесс разрабатывается для действующего производства, необходимо располагать сведениями об имеющемся оборудовании, его состоянии,  коэффициенте загрузки, производственных площадях.

Этапы проектирования единичных технологических

процессов

Проектируемый технологический процесс проходит взаимосвязанные этапы с соответствующими задачами, решение которых осуществляется с помощью соответствующих систем и документов.

Проектирование включает:

1. Анализ технологичности конструкции (отработка на технологичность). Замечания и предложения по технологичности, согласовываются с отделом главного конструктора (ОГК), либо с организацией–разработчиком конструкторской документации.

2. Анализ исходных данных.

3. Определение типа производства, определение размера партии деталей, запускаемых в производство одновременно (для серийного производства) или определения такта выпуска (для массового производства).

4. Выбор метода и способа получения заготовки.

  1.  Выбор унифицированных действующих типового или группового технологических процессов. При их отсутствии  – поиск аналогов.
  2.  Разработка маршрутов обработки с указанием последовательности операций и переходов (выбор технологических баз, планов и методов обработки отдельных поверхностей детали).
  3.  Выбор (предварительно) оборудования, режущего инструмента, приспособлений, измерительного инструмента.

8. Расчет припусков, межоперационных размеров, допусков на них (проектирование заготовки).

9. Проектирование операций (расчет режимов резания, основного времени, уточнение предварительно выбранного  оборудования по  техническим характеристикам, анализ возможности  применения многоинструментальной обработки, уточнения по режущему инструменту и другой технологической оснастке, выбор средств механизации и автоматизация процессов).

10. Нормирование операций.

11. Разработка требований безопасности и охраны труда на рабочих местах исполнителей.

12. Технико-экономическое обоснование разработки.

13. Оформление технологической документации, составление заявок и технических заданий на специальное оборудование и специальную оснастку.

Определение типа производства

Определение типа производства производится по годовой программе выпуска изделия с учетом массы изделия, а также по коэффициенту закрепления операций.

Для серийного производства характерно изготовление деталей партиями, одновременно запускаемыми в производство. Существует понятие оптимальной партии, ориентировочный размер которой:

,                                                  (40)

где t – запас в днях (t = 2 – 5 – для габаритных деталей, t=5 – для средних деталей, для мелких  t = 10 – 30);

N – количество деталей одного наименования в годовой программе;

Ф – количество рабочих дней в году.

Такт выпуска характерен для массового производства –это промежуток времени на изготовление одной детали, равный:

.                                              (41)

F – действительный годовой фонд рабочего времени (2030 ч.- 1 смена, 4015 ч. – 2 смены);

N –  годовая программа выпуска изделий, шт.

В массовом производстве, для которого характерна обработка на поточной линии, такт выпуска является основой проектирования технологического процесса. По такту выпуска рассчитывается потребность в оборудовании, осуществляется синхронизация операций обработки и т.п.

Выбор метода и способа получения заготовки

Выбор оптимального метода и способа получения заготовки решается на основе минимизации затрат на получение заготовки и на последующую ее механическую обработку. Чем больше форма заготовки и ее размеры приближены к детали, тем дороже изготовление заготовки и дешевле  механическая обработка.

Тенденции современного машиностроения заключаются в повышении точности и сложности заготовки. При этом эффективными могут быть комбинированные методы получения заготовок (соединение, например сваркой, отдельных элементов).  Возникающая потребность в экономии материалов, применении безотходных и малоотходных технологий, интенсификация технологических процессов ставит задачи использования пластмасс, металлокерамики, покрытий с прогнозируемыми свойствами и других специальных материалов и сплавов.

Важным требованием к заготовкам является стабильность их качества (стабильность припусков, твердости, точности, правильности формы). Она определяет ход технологического процесса, что особенно  важно для автоматизированного процесса, гибкого автоматизированного производства  (ГАП).

Разработка маршрутов обработки

На этом этапе устанавливается  (или уточняется по типовому технологическому процессу) последовательность выполнения операций. При этом виды обработки определяются сочетанием разнообразных форм поверхностей детали. Так, например, цилиндрические поверхности (внутренние и наружные) могут быть получены точением, шлифованием; внутренние – сверлением, зенкерованием, протягиванием, плоские – строганием, шлифованием, фрезерованием и т.п.

Особые требования (по качеству поверхности и по точности) предъявляются к исполнительным  (сопрягаемым) поверхностям.

Главной задачей технологического процесса является выполнение технических требований с наименьшими затратами.

Точность и качество поверхностей в зависимости от формы и размеров определяется метод обработки и средства технического оснащения. Каждому методу обработки предшествуют промежуточные со своими среднеэкономическими показателями качества. Каждый последующий вид обработки обеспечивает большую точность и лучшее качество обработки.

Основные положения при разработке маршрута обработки.

1. В первую очередь обрабатывают те поверхности заготовки, которые в последующем будут использованы в качестве технологических баз.

2. Во вторую очередь обрабатываются те поверхности, которые содержат наибольший припуск.

3. Обрабатываются остальные поверхности, которые имеют наибольшую вероятность обнаружения дефектов.

4. Обрабатываются поверхности начерно с учетом обеспечения сохранения достаточной жесткости заготовки.

5. Чистовая обработка осуществляется в зависимости от конечной точности по чертежу. Чем выше точность размера поверхности, тем позже она обрабатывается. На последующих операциях обрабатываются резьбы  в целях предотвращения их повреждения.

6. Поверхности, связанные между собой точностью взаимного расположения, целесообразно обрабатывать на одной операции при неизменной установке.

7. Чистовые и черновые операции выполняются раздельно. Допускается выполнение черновых и чистовых операций на одном и том же оборудовании, при условии, что припуск на обработку незначителен, а жесткость детали достаточна.

8. При предшествии разработке маршрута выбора баз необходимо исходить из соблюдения принципов  единства и постоянства баз с учетом рекомендации по их выбору.

9. Большинство деталей, изготавливаемых из сталей, подвергаются термической (химико-термической) обработке. При твердости  HRCэ > 32 обработка осуществляется абразивным инструментом.

10. Целесообразно до механической обработки произвести улучшающие методы термической обработки (нормализация, отжиг).

11. Маршрут обработки должен предусматривать операции технического контроля.

Выбор оборудования

Для существующего предприятия выбор оборудования основывается на информации о наличии станочного парка, исходя из его технических возможностей, состояния, загрузки.

Выбор оборудования осуществляется с учетом достижений науки и техники в станкостроении.

При выборе станков главным критерием является группа оборудования, определяемая видом обработки.

При выборе модели станка необходимо исходить из типа оборудования в группе и допустимых размеров обработки.

В значительной степени выбор станка определяется типом производства. Ряд характеристик оборудования дает представление о более широких технических возможностях станка: посадочные места, диапазон скоростей, подач, наибольшие размеры обработки и др.

Габаритные размеры, масса, стоимость является определяющими при рациональном проектировании рабочих площадей, монтажных, эксплуатационных работах т.д. В конкретных условиях необходимо учитывать: возможность автоматизации и механизации вспомогательных операций, возможность многостраничного обслуживания, удобство управления, совместимость станков с ЧПУ.

Выбор приспособлений

Основными критериями при выборе  приспособлений является тип производства. В единичном производстве применяются универсальные приспособления, которые являются комплектностью станков (кулачковые патроны, оправки, люнеты, прихваты, тиски, делительные головки, поворотные столы и др.).

В серийном производстве применяются чаще всего сборные приспособления (УСП) – это комплект универсальных стандартных элементов, обеспечивающих быструю переналадку при обработке деталей.

В массовом производстве применяются специальные механизированные с пневматическими, гидравлическими и другими приводами приспособления, позволяющие вести обработку с наивысшей точностью, являются надежными, способствуют улучшению условий труда, повышению производительности.

При выборе приспособлений пользуются альбомом типовых конструкций приспособлений, используя схемы базирования.

Выбор режущих инструментов

Определяются выбором вида обработки, а также точностью, качеством обрабатываемой поверхности, свойством обрабатываемого материала, размерами посадочных мест станка. По возможности предпочтение отдается стандартным инструментам.

Для массового производства целесообразно применение специального (комбинированного) инструмента, позволяющего вести обработку нескольких поверхностей. Преимущество необходимо отдавать инструменту, изготовленному из высокопроизводительного материала.

Выбор средств измерения

В массовом производстве целесообразно применение качественных измерительных средств, предпочтение отдается гладким калибрам. Применяются приспособления для контроля формы и правильности расположения поверхностей.

Перспективным является применение средств активного контроля, позволяющих, используя обратную связь, вести корректировку технического процесса.

Конструирование заготовки

Включает разработку чертежа заготовки, технических условий к ней (установление формы, размеров поверхностей, допусков на них, шероховатости поверхностей, отработку технологичности конструкции, расчет припусков, назначение уклонов, радиусов сопряжений, напусков, возможных допустимых дефектов и т.д.). Допуски на размеры исходной заготовки устанавливаются по соответствующим стандартам.

Разработка технологических операций

Разработка операций сопровождается заполнением  соответствующей технологической документации.

Задачи, решаемые при разработке технологических операций:

по маршруту определяется рациональность схем обработки  и структуры операций;

уточняется выбор технологических средств;

анализируется возможность автоматизации, механизации основных и вспомогательных операций, возможность применения транспортных средств;

производится расчет технологических размерных цепей;

производится расчет режимов резания;

проектируются схемы инструментальных наладок (в том числе для многоинструментальной обработки).

Оформление технологической документации

Технологическая документация оформляется в соответствии с требованиями ЕСТД, проходит нормоконтроль, согласовывается с производственными службами и утверждается. Так, например: в соответствии с ГОСТом 3.1102-81г. предусматриваются следующие виды технологической документации: титульный лист (ТЛ); маршрутная карта (МК); операционная карта (ОК); карта эскизов (КЭ); карта технологического процесса (КТП); карта типового (группового) технологического процесса (КТТП); карта кодирования информации (ККИ); карта наладок (КН) и др.

Каждый из перечисленных документов выполняется на бланках соответствующих форм.

Комплектность необходимых документов определяется следующими факторами:

типом производства (единичное, серийное, массовое);

глубиной проработки технологического процесса (маршрутное, операционное, маршрутно–операционное описание);

видом технологического процесса (единичный, групповой или типовой);

стадией разработки  (проектный ТП, ТП опытной партии, экспериментальный, временный, стандартный ТП);

видом обработки, применяемым оборудованием (обработка резанием, сварка, штамповка, сборка, технический контроль и др.).

Оформление документации на бланочной продукции зависит от применяемых средств обработки данных и от методов проектирования. Обработка данных может быть выполнена с применением средств механизации, автоматизации и без них.

Комплект документов для единичных технологических процессов включает: ТЛ – форма 1,2 (ГОСТ 3.1105-84); МК – форма 1,1а,1б,2 (ГОСТ 3.1118-82), ОК – форма 2,2а,3  (ГОСТ 3.14.04-86); КЭ – форма 7, 7а (ГОСТ 3.1105-84).

В ТЛ указывается наименование министерства, фамилия  утверждающего лица с  подписью, наименование ТП, наименование детали, на которую разрабатывается процесс, фамилия разработчика, даты.

При оформлении МК и ОК придерживаются определенного порядка. Основная информация представляется в выделенных жирными линиями блоках  дополнительной, поисковой, вспомогательной информации, а также в блоках внесения изменений и состава исполнителей.

При операционном описании ТП информация заносится в строках соответствующих служебных символов:

А - № цеха, участка, рабочего места, № и наименование операции, обозначение документа и др;

Б – код и наименование оборудования, степень механизации, разряд, профессия и др.;

М – материал, исходная заготовка;

О – наименование перехода или операции  (запись производится по всей длине строки с соблюдением следующих правил: записывается ключевое слово, например «точить» или «сверлить», наименование обрабатываемой поверхности, условное обозначение размеров конструктивных элементов, допускается также сокращение записи со ссылкой на карты эскизов, на которых обозначаются конструктивные элементы и т.д.);

Т – информация о применяемой технологической оснастке (соблюдая строгую последовательность: приспособление, режущий, измерительный инструмент);

Р – режимы резания, нормы времени.

На картах эскизов изображается деталь в соответствующем положении относительно станка при обработке, положение базирующих (установочных) элементов с использованием  условных обозначений, выделяются жирными линиями обрабатываемые поверхности детали, проставляются их размеры с допусками и указываются параметры шероховатости.

Проектирование схем наладок

На схемах наладок изображаются:

деталь в обрабатываемом положении с выделением жирными линиями обработанных поверхностей, простановкой их размеров и параметров шероховатости;

приспособление с упрощенным  отражением схемы базирования и  закрепления детали;

режущий инструмент (набор инструментов) в положении на момент окончания обработки;

формообразующие движения в виде стрелок;

траектория перемещения инструмента (циклограмма);

таблица с режимами резания (табл. 5).

                                                                                                Таблица 5

Примерная таблица режимов обработки

Переход

Sо, мм/об

N,мин –1

V,м/мин

То, мин

При многорезцовой  (многоинструментальной), многошпиндельной  наладке, обработке в несколько переходов операции могут осуществляться по последовательной либо по параллельной схемах. В первом случае машинное время суммируется, а во втором – время выбирается по лимитирующему переходу.

Нормирование ТП

При нормировании ТП по информации предыдущих этапов производят расчет и нормирование затрат труда, расхода материалов, устанавливают квалификацию и тарификацию исполнителей. Для этого существуют нормативы – справочная литература.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25944. Большепролетные покрытия - пространственные конструкции 561 KB
  Большепролетные покрытия пространственные конструкции. Все конструктивные системы покрытия можно рассматривать с двух позиций которые имеют особое влияние на архитектурный облик всего сооружения. В отличие от плоскостных пространственные покрытия работают одновременно в двух или нескольких направлениях К ним относятся: перекрестные системы оболочки складки висячие покрытия пневматические конструкции и др. Пространственные покрытия выполняют из плоскостных элементов монолитно связанных между собой и работающих как цельная конструкция...
25945. Большепролетные покрытия – висячие конструкции 67.5 KB
  Большепролетные покрытия висячие конструкции. Висячие конструкции представляют собой один из наиболее экономичных видов покрытий благодаря тому что материал несущих конструкций работает исключительно на растяжение и несущая способность конструкций используется полностью. б ужесточенными считают такие висячие системы жесткость которых препятствует возникновению недопустимых кинематических и упругих деформаций Сюда относятся в основном висячие предварительно напряженные оболочки.
25947. Большое распространение в зарубежной и отечественной практике получили также висячие тонколистовые системы - мембранные покрытия 76.5 KB
  В некоторых случаях вместо сплошной мембраны покрытие образуется из отдельных не соединяемых друг с другом тонких стальных лент. Сплошное мембранное покрытие успешно применено для универсального стадиона на проспекте Мира в Москве размеры в плане которого достигают 183x224 м рис.
25949. Сводчатые покрытия проектируются, как правило, из сборных железобетонных элементов для прямоугольных в плане однопролетных или многопролетных зданий 35.5 KB
  По продольным краям вдоль образующей своды могут опираться на колонны стены или непосредственно на фундаменты.1 Своды с затяжками Рисунок 7.2 Своды без затяжек 7. Своды призматического полигонального очертания состоят из прямолинейных участков вписанных в дугу указанных выше кривых.
25950. Городские транспортные сооружения 34 KB
  Путепроводы и эстакады можно отнести ко второй группе сооружений. Эстакады применяют в следующих случаях: на пересечениях двух и более транспортных магистралей для увеличения пропускной способности улиц для пропуска скоростных автомагистралей над городской застройкой независимо от сложившейся сети улиц на подходах к большим мостам вместо высоких насыпей на подходах к местам скопления большого числа автомобилей вокзалам аэродромам гостиницам стадионам для уширения набережных и организации движения вдоль рек на косогорах болотах и...
25951. Стоянка для автомобилей (далее автостоянка) - здание, сооружение или специальная открытая площадка, предназначенные только для хранения (стоянки) автомобилей 32.5 KB
  Механизированная автостоянка автостоянка в которой транспортировка автомобилей в места ячейки хранения осуществляется специальными механизированными устройствами без участия водителей.5 Автостоянки закрытого типа для автомобилей с двигателями работающими на сжатом природном газе и сжиженном нефтяном газе встраивать в здания иного назначения и пристраивать к ним а также располагать ниже уровня земли не допускается.7 Хранение автомобилей для перевозки горючесмазочных материалов следует как правило предусматривать на открытых...