ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«Сибирский федеральный университет»

(СФУ)

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Конспект лекций

Красноярск 2017

Изложены теоретические основы технологии машиностроения и их использование при проектировании технологических процессов изготовления машин. Закономерности производственных процессов рассматриваются на основе анализа множества размерных, временных и информационных связей, формирующихся в процессе изготовления машин. Рассмотрены основные направления повышения экономической эффективности машиностроительного производства. В качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

Конспект лекций составили: В.Б. Ясинский, Е.Г. Зеленкова, Я.Ю. Пикалов, М.В. Брунгард, А.В. Суровцев

П р е д и с л о в и е

Процесс создания машины от формулировки ее служебного назначения и до получения в готовом виде четко подразделяют на два этапа: проектирование и изготовление. Первый этап завершается разработкой конструкции машины и представлением ее в чертежах, второй – реализацией конструкции с помощью производственного процесса. Построение и осуществление второго этапа составляет основную задачу технологии машиностроения.

Слово технология (образованное из двух греческих слов techne  мастерство, умение и logos  учение, наука) означает науку, систематизирующую совокупность приемов и способов обработки (переработки) сырья, материалов, полуфабрикатов соответствующими орудиями производства в целях получения готовой продукции.

Основы технологии машиностроения были заложены и получили развитие в мастерских и на заводах, где изготовлялось оружие в больших количествах. Значительный вклад в отечественную технологию машиностроения в эпоху Петра I был внесен А.Нартовым и Я.Батищевым, которые разработали технологию производства оружия и создали оригинальные металлорежущие станки и инструменты.

Обобщение накопленного в этой отрасли опыта было впервые сделано профессором Московского университета И.А.Двигубским, издавшим в 1807 году книгу “Начальные основания технологии, или краткое описание работ, на заводах и фабриках производимых”.

Основоположником технологии машиностроения, в широком значении этого понятия, является профессор И.А.Тиме, который создал первый капитальный труд “Основы машиностроения, организация машиностроительных фабрик в техническом и экономическом отношении и производство в них работ”, вышедший в 1885 году в трех томах.

Учение о технологии машиностроения прошло путь от простой систематизации производственного опыта механической обработки деталей и сборки машин до создания научно обоснованных положений, разработанных на базе теоретических исследований, научно-производственных экспериментов и обобщения передового опыта.

Технология машиностроения  это наука, которая опирается на общенаучные, общеинженерные науки, тесно связанные со специальными дисциплинами. Она является как бы результирующей дисциплиной, формирующей инженера-механика, технолога машиностроительного производства, и создана в основном русскими и советскими учеными И.А.Двигубским, И.А.Тиме, А.П.Гавриленко, А.П.Соколовским, А.И.Кашировым, В.М.Кованом, Б.С.Балакшиным, А.А.Маталиным и другими.

В современном представлении, технология машиностроения – это наука об изготовлении машин требуемого качества в установленном производственной программой количестве и в заданные сроки при наименьших затратах живого и овеществленного труда, т. е. при наибольшей экономической эффективности.

Предметом исследования и разработки в технологии машиностроения являются виды обработки, выбор заготовок, качество обрабатываемых поверхностей, точность обработки и припуски на обработку, базирование заготовок; способы механической обработки поверхностей  плоских, цилиндрических, сложнопрофильных и др.; методы изготовления типовых деталей  валов, корпусов, зубчатых колес и др.; процессы сборки; конструирование приспособлений.

Интеграция науки, техники и производства  одно из решающих условий научно-технического прогресса, интенсификации экономики. Это в свою очередь отвечает интересам всемерного развития нефтегазового комплекса, позволяет обеспечивать его новой техникой, изготавливаемой на уровне современных требований.

Основное направление развития современной технологии общего и нефтегазового машиностроения  переход от прерывистых дискретных технологических процессов к непрерывным, автоматизированным, обеспечивающим увеличение масштабов производства и качества продукции, эффективное использование машин, оборудования, сырьевых и энергетических ресурсов; внедрение безотходных и экологически чистых безопасных технологий; повышение производительности труда; создание условий для развития гибкого многономенклатурного производства.

Технология машиностроения является комплексным курсом. В технологии машиностроения комплексно изучаются:

• вопросы взаимодействия станка, приспособления, режущего инструмента и обрабатываемой детали как технологической системы;

• пути построения наиболее рациональных, т.е. наиболее производительных и экономичных технологических процессов изготовления деталей машин, включая выбор оборудования и технологической оснастки;

• методы рационального построения технологических процессов сборки машин.

В процессе изучения дисциплины необходимо усвоить:

• основные положения и понятия технологии машиностроения;

• теорию базирования и теорию размерных цепей;

• закономерности, проявляющиеся в процессе создания машины и определяющие ее качество, себестоимость и уровень производительности труда;

• методы разработки технологического процесса изготовления машин;

• сущность и принципиальные положения, лежащие в основе создания качественной и экономичной машины, логические связи между закономерностями функционирования технологических систем материалообработки.

Дисциплина “Технологические процессы машиностроительных производств” в свою очередь базируется на знании следующих дисциплин:

0. Технология конструкционных материалов.

1. Материаловедение.

2. Метрология, стандартизация и взаимозаменяемость.

3. Нормирование точности.

4. Процессы формообразования и инструменты.

5. Проектирование и производство заготовок.

Данная дисциплина, на которой базируется курсовое и дипломное проектирование, является основой цикла технологических дисциплин и допущено учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по направлению «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

1. Основные понятия об изделиях и технологии

машиностроения

Машины, механизмы и устройства, используемые в нефтяной и газовой промышленности, производятся на предприятиях машиностроения и по своим эксплуатационным параметрам должны соответствовать требованиям, предъявляемым к современному оборудованию и технологии добычи, к транспортированию и переработке нефти и газа 3, 5, 10, 16, 17, 22, 28, 32, 33, 36.

1.1. Объекты производства, производственный и технологический

процессы в нефтегазовом машиностроении

Объектами производства промышленности нефтегазового машиностроения являются различные машины, механизмы, устройства и агрегаты.

Машина  это механизм или сочетание механизмов, осуществляющих целесообразные движения для преобразования энергии или производства работ. В зависимости от основного назначения различают два класса машин: машины-двигатели, с помощью которых один вид энергии преобразуется в другой, удобный для использования, и рабочие машины (машины-орудия), с помощью которых производится изменение формы, свойств и положения объекта труда.

Машины, механизмы и установки, их агрегаты или детали в процессе их производства на машиностроительном предприятии являются изделиями.

Изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Изделия в зависимости от их назначения делят на изделия основного производства (предназначенные для поставок, т.е. реализации) и на изделия вспомогательного производства (предназначенные только для собственных нужд предприятия, изготавливающих их).

В машиностроении изделием может быть собранная машина, узел и даже деталь, в зависимости от того , что является объектом данного производства. Например, для автомобильного завода изделием является автомобиль, для карбюраторного завода  карбюратор, для автоматического завода поршней  поршень.

При подготовке производства изделия прежде всего четко определяется его служебное назначение, уточняются условия работы и отрабатываются чертежи на технологичность.

Под служебным назначением изделия понимается максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой это изделие предназначено.

Опыт машиностроения показывает, что каждая ошибка, допущенная при определении и уточнении служебного назначения изделия, не только ведет к созданию недостаточно качественного изделия, но и приводит к излишним затратам на его изготовление и эксплуатацию, а также увеличивает сроки его освоения. Нередко недостаточно глубокое изучение и выявление служебного назначения изделия порождает излишне жесткие, экономически неоправданные требования к точности и другим показателям качества изделия.

Деталь  это изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций.

При сборке деталей образуются сборочные соединения.

У каждой детали, участвующей в сборке, имеются сопрягаемые и несопрягаемые поверхности (см. рис.1.1). Первые при сборке соприкасаются с поверхностями других деталей, образуя соответствующие сопряжения. При этом различные сопрягающиеся поверхности могут иметь различное назначение. Одни из сопрягающихся поверхностей служат для присоединения данной детали к другим деталям и называются основными базами. Другие служат для присоединения к данной детали других деталей сборочного соединения и носят название вспомогательных баз. Таким образом, при сборке основные базы одной детали опираются на вспомогательные базы другой. На рис. 1.1. представлены следующие обозначения поверхностей и баз в сборочном соединении: обш  основные базы шестерни; обв  основные базы вала; фпш  функциональная поверхность шестерни; вбв  вспомогательные базы вала; спв  свободные поверхности вала; свпш  свободные поверхности шестерни.

Сопрягающиеся поверхности, имеющие назначение выполнять рабочие функции, называются функциональными (исполнительными или рабочими). Функциональные поверхности детали могут быть и несопрягающимися, например, отражательная поверхность зеркала. Остальные поверхности детали являются несопрягающимися (свободными) и служат лишь для оформления требуемой конфигурации детали.

Сборочные соединения, как правило, включают базовые детали.

Базовые детали  это детали с базовыми поверхностями, выполняющие в сборочном соединении (узле) роль соединительного звена, обеспечивающего при сборке требуемое относительное положение других деталей. Например, корпус вентиля запорной арматуры.

Применительно к общей сборке изделия, когда основными сборочными элементами являются уже собранные сборочные соединения (узлы), одно из этих соединений, удовлетворяющее назначению базовой детали, называется базовым сборочным соединением (базовым углом). Например, шасси автомобиля.

Сборочная единица (узел)  изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, склепыванием, и т.д.). Составная часть изделия (машины, станка) состоит либо из отдельных деталей, либо из составных частей высших порядков и деталей. Различают составные части 1, 2, 3-го и более порядков.

Рис.1.1. Сопряжение поверхностей деталей

в сборочном соединении

Составная часть 1-го порядка входит непосредственно в изделие. Она состоит либо из отдельных деталей, либо из одной или нескольких составных частей второго порядка и деталей. Составная часть высшего порядка разделяется только на детали. Например, крышка с резьбовой втулкой (см. рис.1.2). Иногда составные части изделия выделяются по функциональному признаку: группы смазки, электрооборудования, охлаждения станка. Разбивка изделия на составные части обеспечивает возможность их параллельного изготовления, испытания и отладки, агрегатирования.

Комплекс  это два или более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций. Например, штанговая насосная установка.

Комплект  это два изделия или более, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера. Например, комплект инструмента или запасных частей.

Производственный и технологический процессы

Изготовление изделий на производстве реализуется в ходе производственного процесса.

Производственный процесс  это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Производственный процесс машиностроительного завода включает в себя получение заготовок, различные виды их обработки (механическую, термическую, химическую и др.), контроль качества, транспортирование, хранение на складах, сборку, испытание, регулировку, окраску, упаковку, т.е. не только основные процессы, связанные с изготовлением изделий, но и все вспомогательные.

Выполнение различных этапов производственного процесса на машиностроительном заводе обычно организуется в отдельных цехах или в одном цехе. В первом случае производственный процесс делят на части и говорят о производственных процессах, например, литейного цеха, механического, сборочного и т.д., а во втором – говорят о комплексном производственном процессе.

Состав цехов и служб предприятия с указанием связей между ними определяет производственную структуру. Элементарной единицей структуры предприятия является рабочее место. На рабочем месте размещаются: исполнитель работы, обслуживаемое технологическое оборудование, часть конвейера, оснастка (на ограниченное время) и предметы труда.

Производственный участок представляет собой группы рабочих мест, организованных по предметному, технологическому или предметно-технологическому принципу.

Совокупность производственных участков (ГОСТ 14.00483) образует цех.

Производство товарной продукции относится к основному производству. Для нормального обеспечения функционирования основного производства предусматривается вспомогательное производство.

Объём выпуска продукции характеризуется числом изделий определенных наименований, типоразмеров и исполнений, изготовляемых или ремонтируемых предприятием или его подразделением в течение планируемого периода времени.

Программа выпуска  установленный для данного предприятия перечень изготовляемых или ремонтируемых изделий с указанием объема выпуска по каждому наименованию на планируемый период.

Производственную партию составляют предметы труда одного наименования и типоразмера, запускаемые в обработку в течение определенного интервала времени, при одном и том же подготовительно-заключительном времени на операции.

Интервал времени от начала до окончания производственного процесса изготовления или ремонта изделия называют производственным циклом.

Цикл технологической операции  это интервал календарного времени от начала до конца периодически повторяющейся технологической операции независимо от числа одновременно изготовляемых изделий.

Такт выпуска  это интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения. Такт выпуска (мин./шт.) определяют по формуле:

, (1.1)

где F_Д  действительный годовой фонд времени работы

оборудования в одну смену, час.;

m  число смен;

N  годовая программа выпуска изделий, шт.

Ритм выпуска  это количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени.

Тип производства (ГОСТ 14.004-74)  это классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты, номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий. Различают типы производства: единичное, серийное и массовое. У каждого из этих типов производственный и технологический процессы имеют свои характерные особенности, и каждому из них свойственна оп-

ределенная форма организации технологических процессов. На одном и том же предприятии и даже в одном и том же цехе могут существовать различные типы производства. Поэтому характеризовать производство всего завода или цеха можно только по признаку преимущественного характера производственных и технологических процессов.

Понятие “тип производства” необходимо четко разграничивать с понятием “вид производства”.

Вид производства  это классификационная категория производства, выделяемая по признаку применяемого метода изготовления изделия. Примерами видов производства являются литейное, сварочное и т.д.

Единичным называется такое производство, при котором изделия изготавливаются единичными экземплярами, разнообразными по конструкции и размерам, причем повторяемость этих изделий очень редкая или совсем отсутствует.

Так как в единичном производстве выпускают изделия широкой номенклатуры, то оно должно быть универсальным и гибким. Поэтому характерным признаком единичного производства является выполнение на рабочих местах разнообразных операций, для чего завод должен располагать комплектом универсального оборудования, оснастки, режущего и мерительного инструмента. Этот комплект должен быть подобран таким образом, чтобы с одной стороны можно было применять различные виды обработки, а с другой  чтобы количественное соотношение отдельных видов оборудования гарантировало определенную пропускную способность завода, т.е. выполнение заданной программы.

Технологический процесс изготовления деталей при этом типе производства имеет уплотненный характер: на одном станке выполняется несколько операций и часто производится полная обработка деталей разнообразных конструкций, изготовленных из различных материалов. Для этого типа производства, ввиду разнохарактерности работ, выполняемых на одном станке, и неизбежности вследствие этого в каждом случае подготовки и переналадки станка для новой работы, время обработки ( ) в общей структуре нормы времени невелико.

Оборудование на предприятиях единичного производства располагают в цехах по групповому признаку, т.е. с разбивкой на участки токарных, фрезерных, строгальных станков и т.д. При сборке применяют подгоночные работы.

В целях предотвращения брака основные металлоемкие дорогостоящие детали изготавливают раньше, чем сопрягаемые с ними более дешевые детали, за счет которых при сборке компенсируются отклонения размеров основных деталей.

Квалификация рабочих, как правило, очень высокая, а оплата труда чаще всего повременная. Себестоимость продукции высокая, а производительность труда сравнительно низкая.

Единичное производство существует в тяжелом машиностроении (производство крупных турбин, уникальных металлорежущих станков, прокатных станов и др.), на предприятиях, выпускающих оборудование для химических и металлургических заводов, в ремонтных цехах, на опытных предприятиях и т.д.

Серийное производство занимает промежуточное положение между единичным и массовым производством.

При серийном производстве изделия изготавливают партиями или сериями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно. Основным принципом этого типа производства является изготовление всей партии (серии) целиком как в обработке деталей, так и в сборке.

Понятие “партия” относится к количеству деталей, а понятие “серия”  к количеству машин, запускаемых в производство одновременно. Количество деталей в партии и количество машин в серии могут быть различными.

Различают производственную и операционную партию. Под производственной партией понимают группу заготовок одного наименования и типоразмера, запускаемых в обработку одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени.

Операционная партия  это производственная партия или ее часть, поступающая на рабочее место для выполнения технологической операции.

Количество деталей в партии для одновременного запуска определяют упрощенно по формуле

, (1.2)

где  годовая программа выпуска, шт.;

 число рабочих дней в году, =253;

 периодичность запуска (как правило, периодичность

запуска изделий составляет 3, 6, 12, 24 дня).

приведенная формула позволяет приближенно определить размер партии, который должен быть в дальнейшем скорректирован с учетом удобства планирования и организации производства. Размер партии принимают чаще всего в объеме не менее сменной выработки.

В зависимости от количества изделий в серии, их характера и трудоемкости, частоты повторяемости серий в течение года различают производство мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное. Такое подразделение является условным для разных отраслей машиностроения: при одном и том же количестве машин в серии, но различных размеров, сложности и трудоемкости производство может быть отнесено к разным типам.

В серийном производстве технологический процесс преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные операции, которые закреплены за определенными станками.

Применяются станки разнообразных видов: универсальные, специализированные, специальные, автоматизированные, агрегатные. Станочный парк должен быть специализирован в такой мере, чтобы был возможен переход от производства одной серии машин к производству другой, несколько отличающейся от первой в конструктивном отношении.

При использовании универсальных станков должны широко применяться специализированные и специальные приспособления и режущий инструмент, измерительный инструмент в виде предельных (стандартных и специальных) калибров и шаблонов.

Серийное производство значительно экономичнее, чем единичное, т.к. лучше используется оборудование, применяется специализация рабочих. За счет этого происходит увеличение производительности труда, обеспечивается снижение себестоимости продукции.

Серийное производство является наиболее распространенным типом производства в общем и среднем машиностроении. К этому типу производства относятся: станкостроение, производство прессов, компрессоров, оборудование нефтяной, газовой и лесной промышленности.

В массовом производстве выпускаются изделия узкой номенклатуры с большим объемом выпуска, непрерывно изготавливаемые в течение продолжительного времени. На каждом рабочем месте выполняется только одна закрепленная за ним операция.

Технологические процессы разрабатываются детально и точно в отношении как методов обработки, так и расчетов основного (технологического) и вспомогательного времени.

Оборудование должно быть точно определено и расставлено таким образом, чтобы его количество, типы, комплектность и производительность соответствовали заданному выпуску изделий.

Массовое производство характеризуется:

• высокой степенью механизации и автоматизации производственных процессов;

• применением наиболее совершенных способов получения заготовок, обеспечивающих высокое значение коэффициента использования металла;

• широким применением специализированного и специального оборудования;

• четкой организацией снабжения рабочих мест основными и вспомогательными материалами, полуфабрикатами, режущим, измерительным и вспомогательным инструментом, приспособлениями и т.д.

Себестоимость одного и того же вида продукции при массовом производстве значительно ниже, чем при серийном производстве, т.к. оборачиваемость средств выше, расходы на транспорт меньше, выпуск продукции больше.

Массовое производство получило широкое применение в автомобиле- и тракторостроении, двигателестроении и т.д.

Тип производства по ГОСТу 3.110874 характеризуется коэффициентом закрепления операций (К_ЗО) :

1 = К_ЗО < 10  массовое и крупносерийное производство;

10 < К_ЗО < 20  среднесерийное производство;

20 < К_ЗО < 40  мелкосерийное производство.

В единичном производстве не регламентируется.

Значение коэффициента закрепления операций принимается для планового периода, равного одному месяцу, и определяется по формуле:

, (1.3)

где  число различных операций;

 число рабочих мест.

Тип производства может быть ориентировочно определен по заданному объему выпуска с помощью таблицы 1.1.

На этапе предварительной разработки технологического процесса изготовления детали тип производства можно определить по величине отношения рассчитанного такта выпуска к среднему штучному времени технологических операций:

, (1.4)

где  коэффициент, характеризующий отношение;

Таблица 1.1

Металлоемкость деталей в изделиях предприятий

машиностроения с различными типами производства

Тип	Годовой объём выпуска деталей одного наименования
производства	легкие, 20 кг	средние, 20 - 300 кг	тяжелые, более 300 кг
Единичное	до 100	до 10	1 5
Мелкосерийное	101 500	11 200	6 100
Среднесерийное	501 5000	201 1000	101 300
Крупносерийное	5001 50000	1001 5000	301 1000
Массовое	свыше 50000	свыше 5000	свыше 1000

					Показатели качества продукции
		Единичные												Комплексные
Относительные							Базовые			Определяющие					Групповые					Интегральные

Рис. 1.3. Классификация показателей качества продукции

 такт выпуска детали;

 среднее штучное время технологических операций

изготовления детали.

Каждому типу производства (единичному, серийному и массовому) свойственны соответствующие формы организации технологических процессов. Они зависят от установленного порядка выполнения операций технологического процесса, расположения технологического оборудования, количества изделий и направления их движения в процессе изготовления.

ГОСТом 14.312-74 установлены две формы организации технологических процессов: групповая и поточная.

Групповая форма организации технологических процессов характеризуется однородностью конструкторско-технологических признаков изделий, единством средств технологического оснащения одной или нескольких технологических операций и специализацией рабочих мест.

Поточная форма организации технологических процессов характеризуется:

• специализацией каждого рабочего места на определенной операции;

• согласованным и ритмичным выполнением всех операций технологического процесса на основе постоянства такта выпуска;

• размещением рабочих мест в последовательности, строго соответствующей технологическому процессу.

Поточную форму организации технологических процессов подразделяют в зависимости:

а) от номенклатуры одновременно обрабатываемых изделий на одно- и многономенклатурные поточные линии;

б) от количества одновременно обрабатываемых изделий одного наименования на однопоточные и многопоточные линии;

в) от характера движения изделий по операциям (различают прерывные и непрерывные поточные линии, со снятием и без снятия с них изделий).

Уровень конструкторско-технологической унификации изделий, позволяющей достигнуть оптимального эффекта от внедрения типовых процессов, должен обеспечивать получение , а от внедрения групповых методов обработки  .

Рассмотрим некоторые особенности различных форм организации производства.

Организация работ по видам оборудования свойственна главным образом единичному производству, а для отдельных деталей применяется в серийном производстве.

Станки распределяют по признаку однородности обработки, т.е. создают участки токарных, фрезерных, шлифовальных и других станков.

Предметная организация работы свойственна главным образом серийному производству; для отдельных деталей применяется в массовом производстве.

Станки располагают в последовательности выполнения технологических операций для одной детали или нескольких, сходных по конструкции и размерам, требующих одинакового порядка обработки.

Детали обрабатывают партиями и транспортируют от станка к станку тоже партиями.

Время выполнения операций на отдельных станках может быть не согласовано с другими. Заготовки и детали хранятся возле станков или на специальных площадках между ними.

Поточно-серийная или переменно-поточная организация работы свойственна серийному производству. Станки располагают в последовательности выполнения технологических операций, установленных для деталей, обрабатываемых на данной станочной линии. Производство идет партиями, причем детали каждой партии могут несколько отличаться одна от другой размерами или конструкцией, допускающими, однако, обработку их на одном и том же оборудовании.

Детали обрабатывают партиями, согласовав предварительно время выполнения операций на всех станках. Причем перемещение деталей от станка к станку осуществляют в последовательности выполнения технологических операций, создавая тем самым непрерывность движения. Переналадка станков, приспособлений и инструментов, а также перестройка производственного процесса при переходе на обработку других разновидностей сходных деталей требуют предварительной технической подготовки.

Прямоточная форма свойственна массовому и в меньшей мере крупносерийному производству. Станки располагают в последовательности выполнения технологических операций, закрепленных за определенными станками. Детали от станка к станку передаются поштучно с помощью рольгангов, наклонных лотков и других немеханизированных транспортных устройств.

Синхронизация времени выполнения операций не всегда выдерживается, поэтому около отдельных станков, где время выполнения операции больше величины такта, создаются заделы необработанных деталей. Такая форма работы иногда называется пульсирующим потоком.

Форма работы непрерывным потоком свойственна только массовому производству. При этой форме организации работы станки располагают в последовательности выполнения операций технологического процесса, закрепленных за определенными станками. Время выполнения отдельных операций на всех рабочих станках примерно одинаково или кратно такту, благодаря чему достигается синхронизация операций и создается определенный такт работы для всей поточной линии.

Различают несколько разновидностей работы непрерывным потоком:

• с передачей деталей (изделий) простыми транспортными устройствами без тягового элемента (рольганги, склизы, скаты, наклонные желобы и т.п.);

• с периодической подачей деталей (изделий) транспортными устройствами с тяговым элементом.

Передвижение деталей от одного рабочего места к другому производится при помощи механических конвейеров, которые двигаются периодически, толчками. Конвейер перемещает деталь через промежуток времени, соответствующий величине такта работы, в течение которого конвейер стоит и выполняется рабочая операция; продолжительность выполнения операции примерно равна (или кратна) величине такта работы, который поддерживается конвейером механически;

0. с непрерывной подачей деталей (изделий) транспортными устройствами с тяговым элементом. В этом случае механический конвейер движется непрерывно, перемещая расположенные на нём детали от одного рабочего места к другому. Операция выполняется во время движения конвейера, при этом деталь или снимается с конвейера для выполнения операции, или остается на конвейере, и в этом случае операция выполняется во время движения детали вместе с конвейером. Скорость движения конвейера должна соответствовать времени, необходимому для выполнения операции. Как и в предыдущем случае, такт работы механически поддерживается конвейером.

Для всех рассмотренных случаев работы непрерывным потоком можно установить, что решающим фактором, обуславливающим соблюдение принципа непрерывного потока, является не механическое транспортирование деталей (изделий), а такт работы.

Факторы, определяющие форму организации технологического процесса, и соответствующие ей характеристики выбирают в следующем порядке:

• определяют виды изделий;

• группируют изделия по общности конструктивно-технологических признаков;

• устанавливают тип производства изделий и их составных частей;

• учитывают программу выпуска каждого изделия и календарные сроки их выпуска;

• определяют длительность производственных процессов и наладок технологического оборудования;

• определяют потребное количество оборудования и коэффициенты его загрузки;

• определяют показатель относительной трудоемкости.

Технологическим процессом называют часть производственного процесса, содержащую действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Изменения качественного состояния касаются химических и физических свойств материалов, форм, размеров и относительного положения деталей, качества поверхности, внешнего вида и т.д. Например, при механической обработке изменяются размеры и форма заготовок, а при сборке изменяется относительное положение деталей. Окраска качественно изменяет внешний вид изделия.

В технологический процесс включается ряд дополнительных действий орудий производства и рабочих, непосредственно связанных или сопутствующих качественным изменениям объекта производства. К таким действиям относятся, например, контроль качества, очистка заготовок и деталей, в ряде случаев – транспортирование их или собираемых объектов.

Технологические процессы строятся по отдельным методам их выполнения (процессы механической обработки, сборки, литья, термической обработки, покрытия и т. д.)

Технологическая операция  это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (ГОСТ 3.1109-82). Применительно к условиям механосборочного производства определение операции представляют в следующем виде: технологическая операция  это часть технологического процесса, выполняемая непрерывно на одном рабочем месте, над одним или несколькими одновременно обрабатываемыми или собираемыми изделиями, одним или несколькими рабочими.

Условие непрерывности операции означает выполнение предусмотренной ею работы без перехода к обработке другого изделия. Например, обработка ступенчатого валика в центрах на токарном станке представляет собой одну технологическую операцию, если ее выпол-

няют в такой последовательности: устанавливают заготовку в центрах, обтачивают валик с одного конца, снимают заготовку, переустанавливают хомутик и вторично устанавливают заготовку в центрах, обтачивают валик с другого конца. Аналогичную по содержанию работу над валиком можно выполнить и за две операции: 1) закрепить хомутик, установить заготовку в центрах, обточить с одного конца и снять хомутик; 2) закрепить хомутик на другом конце заготовки, установить ее в центрах и обточить с другого конца, если вторичная установка и обработка второго конца валика последует не сразу после обработки первого конца, а с перерывом для обработки других заготовок партии (т.е. сначала все заготовки обрабатываются с одного конца, а потом все  с другого). Приведенный пример показывает, что состав операции устанавливают не только на основе чисто технологических соображений, но и с учетом организационной целесообразности.

Технологическая операция является основной единицей производственного планирования и учета. На основе нормирования операций определяется трудоемкость изготовления изделий и устанавливаются нормы времени и расценки; устанавливается требуемое количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов; определяется себестоимость обработки; производится календарное планирование производства и осуществляется контроль качества и сроков выполнения работ.

В условиях автоматизированного производства под операцией понимают законченную часть технологического процесса, выполняемую непрерывно на автоматической линии, которая состоит из нескольких станков, связанных автоматически действующими транспортно-загрузочными устройствами.

Кроме технологических операций, в состав технологического процесса в ряде случаев (например, в поточном производстве и особенно при обработке на автоматических линиях и в гибких технологических комплексах) включаются вспомогательные операции (транспортные, контрольные, маркировочные, по удалению стружки и т.п.), не изменяющие размеров, формы, внешнего вида или свойств обрабатываемого изделия, но необходимые для осуществления технологических операций.

Установ представляет собой часть технологической операции, выполняемую при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Позиция  фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или

неподвижной части оборудования, для выполнения определенной части операции.

Технологический переход  законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.

Применительно к условиям механической обработки определение перехода уточняют следующей формулировкой: технологический переход представляет собой законченную часть технологической операции, выполняемую над одной или несколькими поверхностями заготовки, одним или несколькими одновременно работающими инструментами без изменения или при автоматическом изменении режимов работы станка. Автоматическое изменение режима работы станка внутри одного технологического перехода имеет место при обработке заготовок на станках с программным или адаптивным управлением. В случае использования обычных металлорежущих станков технологические переходы, как правило, осуществляются при неизменных режимах их работы.

Из приведенного определения следует, что одним переходом является не только часть операции, относящаяся к обработке одной простой поверхности или фасонной поверхности простым или фасонным инструментом, но и одновременная обработка нескольких поверхностей комплектом режущих инструментов (набором фрез, многорезцовая обработка), а также обработка криволинейных поверхностей простым инструментом, движущимся по контуру или заданной программе (фрезерование кулачков, рабочего профиля турбинной лопатки и т.п.).

Элементарный переход  это часть технологического перехода, выполняемая одним инструментом, над одним участком поверхности обрабатываемой заготовки, за один рабочий ход без изменения режима работы станка.

Понятие элементарного перехода удобно при проектировании технологической операции и расчете основного времени обработки заготовок на станках с ЧПУ, когда внутри технологического перехода производятся изменения режимов работы станка. Так, например, при обработке фасонных контуров на станках с ЧПУ во многих случаях внутри перехода изменяется припуск на обработку или условия резания (работа фрезы “на подъем контура” и “на снижение контура”), что делает целесообразным введение в программу другой величины подачи на соответствующих участках обрабатываемого контура.

Длина участков поверхности, обрабатываемой с неизменной подачей, и соответствующее ей основное время обработки определяют величину элементарного перехода.

Вспомогательный переход  это законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей предмета труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются: установка заготовки, смена инструмента и т.д.

Рабочий ход  это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности и свойств заготовки. Понятие рабочего хода соответствует применявшемуся ранее в технологической практике понятию перехода, который рассматривался как простейший переход, заключающийся в снятии одного слоя металла.

Вспомогательный ход  это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, качества поверхности или свойств заготовки, но необходимого для подготовки рабочего хода.

Прием  это законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением.