3068

ность качественных показателей изготавливаемых изделий. Типовые технологические процессы являются информационной основой создания систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП).

Непрерывное развитие науки и техники, создание новых методов обработки и оборудования обусловливают необходимость систематического пересмотра типовых технологических процессов для отражения в них новейших достижений науки и передового производственного опыта.

Ознакомление технологов, конструкторов и других заводских работников с типовыми технологическими процессами повышает квалификацию работников и позволяет принимать эффективные технические решения на этапах проектирования и изготовления по созданию технологичных машин.

Метод групповой обработки, существенный вклад в разработку которого внес профессор С. П. Митрофанов, представляет одно из направлений типизации технологических процессов. Применение этого метода позволяет повысить эффективность использования оборудования и значительно увеличить производительность обработки в единичном и мелкосерийном производстве [14].

Метод групповой обработки предусматривает выполнение классификации с выделением таких групп деталей, для изготовления которых может быть использовано одинаковое оборудование, общие приспособления и настройка станка. Этот метод может быть использован как для полного изготовления группы деталей, имеющих общую последовательность операций, так и для выполнения отдельных операций.

Групповой технологической операцией называется общая для груп-

пы различных деталей операция, которая выполняется на определенном оборудовании, одними и теми же (общими) режущими инструментами с использованием групповой оснастки, позволяющей выполнить обработку всей группы заготовок без переналадки или с незначительной переналадкой оборудования.

Групповые технологические операции разрабатывают с учетом специализации рабочих мест, которая достигается применением переналаживаемой технологической оснастки, целевой модернизацией и наладкой оборудования. Групповую технологическую операцию можно разрабатывать и применять как составную часть группового техно-

131

логического процесса (маршрута) и как однооперационный групповой технологический процесс на отдельную операцию.

Схему групповой наладки станка разрабатывают для наиболее сложной детали, которая включает все поверхности, встречающиеся у остальных деталей группы. Так, например, для деталей типа тел вращения, представленных на рис. 10.3, эти поверхности определены соответствующими номерами от 1 до 18: наружные и внутренние цилиндрическиеиконическиеповерхности, наружныеивнутренниевыточки,

резьбы, фаски, поверхности, получаемые накаткой, и прочие. Все эти поверхности имеют место на представленной в центре рис. 10.3 ком-

плексной дета-

ли. Если среди более простых деталей группы встречаются отдельные поверхности, отсутствующие на комплексной детали, то эти поверхности искусственно добавляют в её

чертёж. Следовательно, комплексная деталь (реальная или условная) должна содержать в себе все геометрические элементы деталей данной группы. Группу деталей, представленную на рис. 10.3, изготавливают на токарно-револьверном станке. Составленный на комплексную деталь технологический процесс токарно-револьверной обработки с небольшимидополнительнымиподналадкамистанкаприменимдляизготовления любой другой детали данной группы. В тех случаях, когда на конкретной изготавливаемой детали отсутствуют те или иные поверхности, предусмотренные в комплексной детали, в операции ее изготовления исключается соответствующий переход, выполняемый опреде-

132

ленным режущим инструментом. Такой технологический процесс, реализующий групповую обрабтку, получил название технологического процесса групповой операции.

После уточнения содержания технологических переходов и разработки схемы групповой наладки проектируют и изготавливают необходимую групповую технологическую оснастку (приспособления и инструменты). Параллельно выполняют целевое переоборудование (модернизацию) станка. В отдельных случаях для выполнения групповойобработкисоздаютспециальныестанкиивчастностистанки, агрегатного типа.

Групповую обработку эффективно применяют как для деталей, цикл изготовления которых ограничивается только одной групповой операцией, например заготовительной, револьверной или отделочной, так и для деталей, которые после групповой операции проходят обработку по единичным (индивидуальным) процессам или входят в новые группы заготовок, формируемые для других групповых операций.

Применение групповой обработки в условиях мелкосерийного и серийного производства позволяет создавать перенастраиваемые высокопроизводительные многопредметные поточные автоматические линии.

Групповую обработку широко используют на станках с ЧПУ и обрабатывающих центрах, применяемых как отдельно, так и в составе гибких производственных систем (ГПС) для автоматизации единичного и мелкосерийного производства.

Типизация технологических процессов и групповая обработка в целом представляют собой прогрессивные методы унификации технологических процессов, позволяющие перенести высокопроизводительные методы массового производства в условия единичного и мелкосерийного производства.

10.5. Технологичность конструкции деталей и изделия

Под технологичностью изделия понимается создание у изделия таких геометрических форм и других параметров, которые позволяют наиболее производительно изготовить данное изделие с использованием прогрессивных технологических процессов, обеспечив его минимальную себестоимость [5, 29].

Конструкцию детали принято называть технологичной, если она позволяет полностью и эффективно использовать все возможности и

133

особенности наиболее экономичного технологического процесса ее изготовления, обеспечивающего достижение требуемого качества детали при заданном объеме ее выпуска.

Технологичность изделия представляет собой комплексный показатель, который зависит как от технологичности самой конструкции изделия (машины), так и от технологичности деталей, образующих данное изделие. Оценка технологичности изделия может быть качественной и количественной. В первую очередь на основе анализа выполняют качественную оценку и делают одно из заключений, что изделиетехнологично, нетехнологичноилинедопустимодляпроизводства, что означает необходимость его дальнейшей проработки. Это заключение является приближенным, оно направленно на выявление путей повышения технологичности изделия.

Количественная оценка предусматривает расчет прямых или косвенных показателей, непосредственно характеризующих технологичность изделия по трудоемкости его изготовления, по технологической себестоимости, по унификации конструктивных элементов и др. Получениетакихпоказателейпозволяетсравнитьдваилинескольковариантов конструкции и выбрать наиболее технологичный вариант.

Для того чтобы изготовляемое изделие (машина) имело наименьшую себестоимость, требуется тщательная проработка ее конструкции и отдельных деталей на технологичность.

Технологичность детали в общем случае означает задание таких ее геометрическихформидругихпараметров, включаяматериалитермообработку, которые позволяют наиболее экономично и производительноизготовитьдетальвданныхпроизводственныхусловияхсиспользованием прогрессивных типовых технологических процессов.

Технологичностьдеталианализируетсясучетомпрограммыеевыпуска, типа организуемого производства. При анализе детали на технологичность, в первую очередь, оценивают сложность ее геометрической формы, соответствие ее материала и геометрии методу получения заготовки. Необходимо учитывать также требования к точности формы, размеров, относительногоположенияповерхностей, атакжетребованияксостояниюповерхностногослоя– шероховатостиповерхности, виду термообработки, структуре материала и его физико-химическим свойствам.

Материал изготавливаемой детали должен соответствовать методу

134

получения заготовки, который, в свою очередь, должен отвечать объему выпуска. Так, например, для деталей из сталей, обладающих плохими литейными свойствами, в качестве заготовок не могут быть использованы отливки, а для деталей из серого чугуна – поковки. При этом следует избегать неоправданного многообразия используемых материалов.

На рис. 10.4 представлены два вида заготовок, применяемых для изготовления одной и той же корпусной детали. Заготовка-отливка (рис. 10.4, а), получаемая из серого чугуна СЧ-15, применяется в условиях серийного и крупносерийного производства. Однако для условий единичного и мелкосерийного производства она является не технологичной, так как изготавливать дорогостоящий литейный комплект и организовывать литейный цех для получения малого числа корпусов экономически нецелесообразно. Для этих условий технологичной и более дешевой является сварная заготовка (рис. 10.4, б), изготовление которой не требует предварительных затрат. Однако для получения такойзаготовкипотребовалосьизменитьматериаликонструкциюкорпуса (см. рис. 10.4, б), который в этом случае изготавливают из листовой стали ст.3, ст.5.

а) б)

Рис. 10.4. Два вида заготовок, применяемые для изготовления корпусной детали при различной серийности производства: а – заготовка-отливка; б – сварная заготовка

Заготовки, выбираемые с учетом программы выпуска и материала детали, должныпоформеиразмерамкакможноближесоответствовать готовой детали, что позволяет уменьшить количество технологических переходов и операций. Так, например, шпилька, получаемая из горячекатаного прутка, обрабатывается точением по всему контуру. Однако в случае применения более технологичной заготовки – калиброванного прутка, у которого более высокая точность диаметрального размера соответствует точности детали, – точения по всему контуру не требуется.

135

(рис. 10.8, а, б). Для сложно-профильных деталей, обрабатываемых на контурно-фрезерных станках, включая станки с ЧПУ, сопряженные поверхности следует соединять единым радиусом, совпадающим с радиусом применяемой концевой фрезы.

На гладких и резьбовых отверстиях, а также на валах должны быть предусмотрены входные фаски. Необходимо предусматривать также галтели или проточки для точной установки подшипников.

Улучшению технологичности детали способствует также уменьшение площади обрабатываемых поверхностей. На рис. 10.9 представлены два варианта основания корпуса. В первом случае (рис. 10.9, а) основание выполнено в виде

снижается трудоемкость изготовления детали и повышается точность ее установки.

Аналогично для уменьшения трудоемкости обработки торцовых поверхностей зубчатых колес на торце штампованной заготовки выполняют кольцевоезанижение, приэтомторецзубчатоговенцаиступицыраспола-

но влечет за собой также необходимость изменения его конструкции с целью достижения ее технологичности при новых технологиях эффективных для больших объемов выпуска. Так, например, в условиях

138

мелкосерийного и единичного производства деталь типа колпачок имеет конструкцию, представленную на рис. 10.11, а. Колпачок в этом случае изготавливают на токарно-револьверном станке и используют в качествезаготовкикруглыйпрокат. Приэтомвыполняютследующиетехнологические переходы (рис. 10.11, а):

1)выставка прутка до упора;

2)подрезка торца поперечным точением;

3)сверление отверстия на заданную глубину;

4)продольное точение по наружному диаметру;

5)отрезка детали от прутка поперечным точением.

Вкрупносерийном и массовом производстве себестоимость колпачка, изготовленного по такой технологии, будет высокой. Для снижения себестоимости необходимо изменить технологию и получать колпачок путем холодной листовой штамповки на прессе. Однако конструкцияколпачкаприновомтехнологическомпроцессеполучениязаготовки должна быть изменена

(см. рис. 10.11, б).

Требования технологичности деталей должны учитывать также возможные способы

ям типовых технологических процессов данного производства. Геометрия, масса и габари-

ты деталей, а также требования по точности должны отвечать технологическим возможностям применяемых станков. Необоснованно завышенная точность отдельных размеров, а также параметры несоответствия типовому технологическому процессу требуют корректировки при отработке изделия на технологичность.

К факторам технологичности конструкции изделия относятся также: обеспечение соответствия конструкции условиям производства и эксплуатации; преемственность конструктивных решений; рациональная компоновка и наличие четкого деления на сборочные единицы –

139

узлы, подузлы, комплекты. Последнее позволяет осуществить более простую раздельную, узловую сборку и реализовать ремонт машины путем замены соответствующих сборочных единиц.

Технологичностьконструкцииможетбытьобъективнооцененапутемрасчетаколичественныхпоказателейтехнологичности, средикоторых различают частные, комплексные и базовые.

Одним из показателей технологичности конструкции изделия являетсятакжепреемственностьконструктивныхрешений, степеньунификации истандартизацииприменяемыхвконструкциидеталейиузлов. Дляоценкитехнологичностиизделияпоэтомукосвенномупоказателюопределяют коэффициентунификациику, которыйпредставляетотношение

n

ку = nу,

гдеnу – количествоунифицированныхистандартныхдеталейвизделии; n – общее число деталей в изделии.

Длясерийногопроизводстваонсоставляетвсреднемку= 0,27 0,35. При создании близких по служебному назначению изделий нескольких типоразмеров необходимо стремиться к тому, чтобы в их конструкции было как можно большее число одинаковых унифицированныхдеталейиузлов. Приэтом, однако, необходимостремитьсякуменьшению общего количества типоразмеров применяемых нормальных и стандартных деталей, таких как болты, винты, гайки, шайбы, шпонки,

штифты, подшипники, детали гидросистем и др.

Уровень технологичности изделия по материалоемкости kм оцениваюткакотношениепроектнойматериалоемкостиизделияМПкбазовойMБ:

M

kм = МПБ.

Для оценки технологичности заготовки применяют коэффициент использования материала – отношение массы детали Gдет к массе заго-

товки Gзаг:

G

η = Gдетзаг.

Уровень технологичности изделия по технологической себестоимости kс определяют как отношение:

C

kс = CПБ,

гдеСПиСБ– соответственнопроектнаяибазоваясебестоимостиизделия.

140