Тема 3.2 Общие принципы проектирования технологических процессов.

В основу проектирования любого технологического процесса должно быть положено три принципа: технический, экономический и социальный. В соответствии с первым принципом технологический процесс должен обеспечить полное выполнение всех требований чертежа и ТУ на изготовление заданного изделия. В соответствии со вторым принципом при изготовлении изделия должна быть обеспечена требуемая производительность труда и наименьшая себестоимость. В соответствии с третьим принципом технологический процесс должен соответствовать требованиям техники безопасности и промышленной санитарии по системе стандартов безопасности труда (ССБТ). Обязателен учёт экологических факторов.

Проектирование технологических процессов имеет целью дать подробное описание процессов изготовления изделий с необходимыми технико-экономическими показателями и обоснованием выбранного варианта, т.к технологические процессы характерны своей многовариантностью. Например, поверхности одной и той же детали могут быть обработаны в различной последовательности разными методами.

Задачами технологического проектирования явл-ся определение условий изготовления изделий, определение типа производства, видов исходных заготовок, проектирование технологического маршрута обработки, выявление необходимых средств производства и порядка их применения , определение себестоимости и трудоёмкости изготовления изделий , определение исходных данных для календарного планирования, для организации технического контроля, определение состава рабочей силы.

Исходные данные для проектирования технологических процессов.

Исходные данные ( информация) для проектирования технологических процессов подразделяют согласно ГОСТ 14.301-83 на:

- базовые;

-руководящие;

-справочные.

Базовая информация включает данные , содержащиеся в конструкторской документации на изделие и программу выпуска:

-чертёж детали с техническими требованиями на изготовление;

-чертежи сборочных единиц , определяющих служебное назначение деталей и их отдельных поверхностей;

-условия работы деталей;

-объём выпуска;

-плановые сроки выпуска.

Руководящая информация предопределяет подчинённость принимаемых решений стандартам, учёт перспективных разработок.

Руководящая информация включает:

- стандарты, устанавливающие требования к технологическим процессам и методам управления ими;

-стандарты на оборудование и оснастку;

-документацию на действующие единичные, типовые и групповые технологические процессы;

-классификаторы технико-экономической информации;

-производственные инструкции;

-материалы по выбору технологических нормативов( режимов обработки, припусков, норм расхода материалов и др);

-документацию по охране труда.

К справочной информации относятся: опыт изготовления аналогичных изделий, методические материалы и нормативы, результаты научных исследований.

Справочная информация включает:

-данные , содержащиеся в технологической документации опытного производства;

-описание прогрессивных методов изготовления и ремонта;

-каталоги и паспорта, справочники;

-альбомы компоновок прогрессивных средств технологического оснащения ;

-планировки производственных участков;

-методические материалы по управлению технологическими процессами.

При проектировании технологических процессов для действующих предприятий должна учитываться общая производственная обстановка:

- наличие площадей;

-состав и степень загрузки оборудования;

-наличие технологической оснастки;

- обеспеченность предприятия квалифицированной рабочей силой и др.

Последовательность проектирования технологических процессов изготовления деталей машин.

Процесс технологического проектирования содержит ряд взаимосвязанных и выполняемых в определённой последовательности этапов. К ним относятся:

-анализ исходных данных;

-технологический контроль чертежа;

- определение типа и организационной формы производства;

-выбор вида исходной заготовки и метода её получения;

-выбор вида технологического процесса;

-разработка технологического кода детали на основе технологического классификатора;

-выбор технологических баз и схем базирования заготовки;

-выбор методов обработки поверхностей заготовки;

-проектирование маршрута обработки;

-разработка структуры операций;

-выбор средств технологического оснащения ( оборудования, приспособлений, режущих и измерительных инструментов);

-назначение и расчёт режимов обработки;

-назначение и расчёт припусков и операционных размеров;

-нормирование технологического процесса и определение квалификации работы;

-выбор средств механизации и автоматизации элементов технологического процесса и средств внутрицехового транспорта;

-составление планировки ( по необходимости) и разработка операций перемещения деталей и отходов;

-разработка мероприятий по обеспечению требований техники безопасности и производственной санитарии;

-комплексная технико-экономическая оценка технологического процесса;

-оформление технологической документации.

Трудоёмкость, станкоёмкость, производительность технологического процесса. Норма времени и норма выработки.

Трудоёмкость обработки представляет собой затраты времени на выполнение технологического процесса ( или его элементов) изготовления единицы продукции. Выраженная в человеко- часах она позволяет определить необходимое кол-во рабочих.

Станкоёмкость представляет собой кол-во станочного времени, затрачиваемого на выполнение технологического процесса или его элементов. Единицей измерения станкоёмкости явл-ся станко-час. Станкоёмкость служит для расчёта числа станков, необходимого для выполнения одной или нескольких операций обработки.

Производительность – кол-во продукции в штуках или других единицах, выпускаемой в единицу времени.

Технически обоснованной нормой времени называется регламентированное время выполнения технологической операции в определённых организационно- технических условиях, наиболее благоприятных для данного производства. Технически обоснованные нормы времени позволяют установить расценки , определить производительность оборудования, осуществить календарное планирование и т.д.

Технической нормой выработки называется величина , обратная норме времени выполнения операции. Выражается числом изделий , изготавливаемых на операции в единицу времени.

Технически обоснованную норму времени и техническую норму выработки устанавливают на каждую операцию.

Применяют три метода установления норм времени:

-на основе изучения фактических затрат рабочего времени наблюдением;

-расчёт по нормативам;

-расчёт по укрупнённым типовым нормам.

Первые два метода нормирования применяют в серийном и массовом производствах, третий – в единичном и мелкосерийном.

Технологический процесс должен обеспечить получение детали или изделия, отвечающих требованиям чертежа и ТУ, при наименьших затратах труда и материальных ресурсов, возможных в условиях данного предприятия.

Технологический процесс устанавливает рациональный для конкретных условий порядок обработки , определяет , на каком оборудовании и с применением какой оснастки должна вестись обработка, какие методы контроля и средства должны применяться для обеспечения заданных размеров и технических требований.

При разработке ТП для вновь проектируемого предприятия в ТП назначается оборудование и оснащение, обеспечивающее максимальную производительность с учётом заданной программы и возможности приобретения оборудования. При разработке технологии в условиях действующего предприятия следует учитывать наличный парк оборудования, возможность его пополнения и целесообразность замены, загрузку и точность отдельных станков и выбирать вариант, обеспечивающий минимальную трудоёмкость.

ТП должен содержать все данные. Необходимые для подготовки производства и изготовления детали ( изделия). Кроме схемы обработки , методов крепления и базирования, применяемого оборудования и оснастки, ТП определяет размеры, последовательно придаваемые детали на разных стадиях обработки, требования к чистоте и взаимному расположению поверхностей, режимы обработки и нормы времени, а также сведения о способе получения заготовки, материале, из которого она изготовлена, и обработке е до поступления в цех.

Основным документом , на основании которого ведётся разработка ТП, являются рабочие чертежи изделия и ТУ на его изготовление.

Конструкция детали и её технологичность оказывают решающее влияние на выбор ТП.

Под технологичностью конструкции понимают степень учёта при конструкторском оформлении элементов машин факторов, влияющих на трудоёмкость обработки, производительность труда, соблюдение заданных допусков и в конечном итоге на стоимость изготовления изделия.

При проверке технологичности деталей надо согласовывать с конструктором способы простановки размеров, требования к точности и взаимному расположению отдельных элементов, при возможности исключить из конструкции элементы, затрудняющие подвод и выход инструмента , а также формы, очерченные сложными кривыми и излишние требования к точности и чистоты обработки.

При проектировании ТП технолог должен ознакомиться с конструкцией всей машины.

Для разработки ТП м/о нужно иметь чертёж заготовки, в котором должны быть указаны базовые поверхности , т/о и требования к материалам. Чертёж заготовки явл-ся документом, связывающим ТП заготовительного и обрабатывающего цехов.

Для правильного выбора ТП надо знать годовую программу выпуска, а при выпуске небольшими сериями – также периодичность выпуска.

Необходимыми материалами для разработки ТП явл-ся данные об оборудовании: каталоги и паспорта, а для действующих предприятий также ведомости наличного оборудования и сведения о его загрузке.

Последовательность разработки ТП:

1.Определяют такт выпуска или размер партии.

2.Определяют вид и размеры заготовки и величину припусков на обработку.

3.Устанавливают технологический маршрут – рациональную последовательность выполнения операций.

4.Выбирают способы установки заготовки, базовые поверхности и способы закрепления заготовки на каждой операции.

5.Назначают станки для выполнения всех операций.

6.Выбирают универсальные приспособления и принципиальные схемы специальных приспособлений.

7.Расчленяют операции на переходы и проходы, устанавливают операционные размеры, допуски и припуски.

8.Подбирают типы и размеры режущего инструмента.

9. Устанавливают режимы резания , производят техническое нормирование и расчёты экономичности выбранной схемы ТП.

10. Оформляют технологические карты.

Основные правила построения ТП м/о :

1. В первую очередь намечаются базовые поверхности, которые должны быть обработаны в самом начале процесса.

2. При выборе баз для обработки следует придерживаться положений о базах. Особенно тщательно следует выбирать базы для первой установки и стремиться выдержать принцип постоянства баз.

3. Определяют вид и размер заготовки. от вида заготовки зависит процесс дальнейшей обработки детали. От способа получения заготовки зависит выбор метода получения размеров при м/о.

4. В первых операциях надо обрабатывать пов-ти, на которых оставлены большие припуски. Это связано с тем, что при снятии больших припусков происходит распределение напряжений , возникающих в процессе отливки, ковки или сварки заготовки, и её деформация. Влияние которой можно устранить последующей обработкой. Кроме этого, позволяет на более ранних стадиях обработки выявить и исправить дефекты и избежать дополнительной затраты труда на обработку бракованной детали.

В начальных операциях можно снимать стружку большего сечения и зажимать детали с усилием, не опасаясь повреждения или деформации окончательно обработанных поверхностей. Это относится г.о к крупным деталям с большими обрабатываемыми поверхностями.

5. В первых операциях следует обрабатывать пов-ти, не требующие высокой чистоты обработки и высокой точности. Кроме того, можно предварительно обрабатывать пов-ти, если отделочные операции отнесены к концу обработки. При этом уменьшается возможность повреждения точных пов-тей и нарушения размеров.

6. Нежелательно совмещать в одной операции черновую и чистовую обработки, т.к для них нужны разные усилия зажима детали. Кроме того, если на станках выполняются только чистовые операции, то станки в течение большего времени сохраняют точность.

7. В связи с тем, что в мех-х цехах выявл-ся дефициты материала заготовок, в начале обработки следует производить операции , при которых наиболее вероятно выявление брака.

8. Поверхности, которые не требуют высокой точности и чистоты обработки, следует обрабатывать в одной операции и в одном переходе, не разделяя обработку на черновую и чистовую.

9. Технологические припуски на обработку элементарных пов-тей деталей определяют расчётом. На базе этого расчёта устанавливают с учётом заданной точности и чистоты обработки необходимые технологические переходы.

10. При разработке ТП необходимо учитывать целесообразность концентрации и дифференциации операций.

Концентрация операций , т.е обработка в операции максимально возможного числа поверхностей, требует использования более сложной и дорогостоящей оснастки и целесообразна в тех случаях, когда стоимость оснастки компенсируется снижением трудоёмкости изготовления большого кол-ва деталей.

Дифференциация операций ,т.е разделение операций на простые, выполняемые на операционных станках с применением простой наладки, целесообразна при условии частой смены объектов производства и достаточно больших сериях. При этом сокращаются затраты на подготовку производства и время обучения рабочих.

11.Необходимо учитывать , на каких стадиях процесса целесообразно производить т/о и гальваническое покрытие. Т/о существенно сказывается на всём построении ТП.

Оформление технологической документации.

Для м/о при единичном и мелкосерийном производстве оформляются маршрутно-технологические карты.

При крупносерийном и массовом производстве ТП оформляют в виде комплекта карт, состоящего из операционных карт м/о.

Кроме операционных карт, составляется сводная технологическая карта.

К документации ТП относятся также карты технического контроля и сводная инструментальная карта.

Для подготовки производства изделия составляют сводные ведомости технологической оснастки.

В массовом производстве на отдельные операции с большим кол-вом переходов разрабатывают карты наладки.

Для расчёта норм времени на каждую операцию составляют нормировочные карты.

Экономичность ТП и производительность труда.

Экономичность ТП характеризуется следующими показателями:

а) трудоёмкостью изготовления детали или изделия или уровнем производительности труда;

б) себестоимостью изготовления деталей или изделия;

в) длительностью цикла производства;

г)первоначальными затратами на организацию производства;

Последние два показателя влияют на себестоимость косвенно и должны быть проверены расчётом. Следует учитывать какими средствами обеспечивается качество изготовляемых деталей; надёжной оснасткой оборудованием или высокой квалификацией рабочего.

Производительность труда характеризуется кол-вом времени, затрачиваемым на транспортные, подготовительные и др. работы. Повышение производительности труда при м/о деталей и сборке машин достигается путём совершенствования производственных процессов, сокращения машинного и вспомогательного времени обработки, применения высокопроизводительной оснастки и прогрессивных приёмов работы.

Машинное время уменьшается при повышении скоростей резания, увеличении подач, сокращении кол-ва проходов, работе одновременно нескольких инструментов. Для работы на повышенных режимах резания требуется оборудование большой жёсткости и быстроходности; жёсткое крепление детали; режущие инструменты, обладающие высокими режущими свойствами и прочностью. Развитию скоростных методов резания способствовало применение инструментов, армированных металлокерамическими ( из твёрдого сплава) и минералокерамическими пластинками.

Заточка инструмента с пластинками из твёрдого сплава шлифовальными кругами из искусственных алмазов улучшает чистоту обработки режущей кромки, предотвращает образование микротрещин и повышает чистоту обработки и стойкости инструмента, что способствует повышению производительности труда.

Эффективным средством сокращения машинного времени явл-ся внедрение многоинструментной обработки: применение многорезцовых наладок на токарных станках, наборов фрез на фрезерных станках, многошпиндельных головок на сверлильных станках, а также одновременная работа нескольких инструментов на револьверных станках.

С повышением режимов резания сокращается доля машинного времени в общих затратах времени времени на выполнение операций и возрастает необходимость сокращения вспомогательного времени.

Важнейшими средствами сокращения вспомогательного времени явл-ся автоматизация и механизация ТП, оснащение станков устройствами, выключающими действие рабочих органов при установке их в заданное положение , устройствами для автоматического переключения скоростей и подач и для автоматической загрузки обрабатываемых изделий.

Вспомогательное время сокращается при автоматизации станков и оснащении их быстродействующими механизированными приспособлениями с гидравлическими и пневматическими зажимами, приспособлениями, обеспечивающими установку и закрепление нескольких деталей одновременно, а также приспособлениями, позволяющими производить закрепление одной детали во время обработки другой и т.д.

Важным средством повышения производительности труда явл-ся многостаночное обслуживание, при котор. рабочий работает на нескольких станках.

Себестоимость изготовления детали или изделия.

Наиболее объективным показателем экономичности выбранного варианта ТП явл-ся себестоимость изготовления изделия или обработки детали.

Различают заводскую и цеховую себестоимость.

Заводская себестоимость учитывает общезаводские расходы.

Цеховая себестоимость детали слагается из стоимости заготовки или материала , заработной платы производственных рабочих и цеховых накладных расходов.

З/плата производственных рабочих = произведению времени , затраченного на изготовление детали производственными рабочими, на заработную плату в единицу времени.

Цеховые накладные расходы включают расходы: а) на амортизацию оборудования; б) на амортизацию зданий и сооружений; г) на содержание и ремонт оборудования; д) на содержание и ремонт здания и сооружений; е) на электроэнергию, топливо, водоснабжение ;ж) на содержание административно- технический персонал, служащих вспомогательных рабочих и младшего обслуживающего персонала; з) прочие накладные расходы.

Существует два принципиально отличающихся метода определения себестоимости – калькуляции.

По первому методу ( бухгалтерскому) себестоимость определяется как сумма трёх элементов: стоимости материалов за вычетом стоимости отходов, расходов на основную з/плату с начислениями на социальное страхование и оплату отпусков и накладных цеховых расходов. В сумму накладных расходов входят все затраты по цеху, кроме стоимости материалов и з/платы.

В этом случае процент накладных расходов исчисляется как отношение суммы всех накладных расходов за определённый промежуток времени ( месяц, квартал или год) к сумме расходов на з/ плату за этот период.

Так, например, если сумма всех накладных расходов за месяц составила 24000 руб, а сумма з/платы 15000 руб, то накладные расходы составляют : 24000х100 =160%

15000

Бухгалтерский метод определения себестоимости отличается простотой , но при этом методе не учитываются конкретные условия выполнения ТП, расходы , связанные с эксплуатацией и амортизацией оборудования и оснастки, а накладные расходы относятся на стоимость деталей пропорционально величине з/платы.

По второму дифференциальному методу себестоимость определяют с учётом основных факторов, существенно влияющих на себестоимость единицы продукции.

В этом случае себестоимость определяется по формуле:

С=М+О+И+(1+а₁+ а₁) _хЗ , где

100

М- стоимость материалов;

О – расходы на амортизацию, содержание и ремонт оборудования, приходящееся на единицу данной продукции;

И – расходы на амортизацию и содержание инструмента, приспособлений и др. технологической оснастки, приходящейся на единицу продукции;

а₁ –начисления на з/плату расходов по социальному страхованию в %;

а₁ – накладные расходы, начисляемые на з/плату в %; при определении этих накладных расходов из суммы расходов исключаются расходы на амортизацию и содержание оборудования, инструмента, приспособлений и др. технологической оснастки;

З – з/плата.

Затраты, связанные с выполнением операции, можно разделить на две категории:

1. Затраты, зависящие от способа выполнения операции: з/плата производственных рабочих, з/плата наладчиков, расходы на амортизацию и расходы, связанные с эксплуатацией оборудования, инструмента и приспособлений;

2. Затраты, мало зависящие или независящие от способа выполнения операции: расходы на амортизацию зданий и сооружений и стоимость их содержания, з/плата инженерно- технического и вспомогательного персонала, стоимость освещения, отопления и т.п.

Расчёт потребного количества станков производится двумя методами: по ТП и по технико-экономическим показателям.

Первый метод применяют при детальном расчёте потребности в оборудовании на основании подробно разработанной технологии и определённой номенклатуры и программы выпуска деталей.

Второй метод используют при укрупнённых расчётах, когда не установлена точно номенклатура изделий или производятся изделия широкой номенклатуры ( единичное производство).

Расчётное количество станков определяется по ф-ле:

Np=T₁n₁+ T₂n₂₊ T₃n₃₊T_kn_k

Ф_pm

T_1, T₂ ,T_3,T_k калькуляционное время , необходимое для выполнения первой, второй, k-ой операции, закреплённых за станком;

n₁,n_2,n_3,n_{k –}кол-во деталей, обработанных в этих операциях в год;

Ф_p –расчётный годовой фонд времени работы станка при работе в одну смену в ч;

m –число рабочих смен.

Расчётный годовой фонд времени Ф_р=Ф_k ∙∫ , где

Ф_k –календарный фонд времени работы станка при заданном режиме работы в одну смену, в ч;

∫ -коэффициент использования станка по времени.

Расчётное число станков обычно выражается не целым числом; это число округляют до целой величины , которая называется принятым числом станков.

Коэффициент загрузки станка ∫_з =N_p

N_n

N_n –принятое число станков.