Классификация технологических маршрутов изготовления разнофункциональных изделий из различных материалов. Учебное пособие

ВВЕДЕНИЕ

Понятие «технологический маршрут» означает последовательность прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия при выполнении технологического процесса изготовления или ремонта [1].

Понятие «технологический маршрут» близко к термину «ведомость технологических маршрутов», который в [2] обозначает документ для указания маршрута изготовления или ремонта изделия по подразделениям предприятия, а также к термину «технологическая ведомость», который согласно тому же источнику обозначает документ, предназначенный для комплексного указания технологической и организационной информации, используемой перед разработкой документов на технологический процесс изготовления конкретного изделия.

Внастоящем учебном пособии под понятием «технологический маршрут» изготовления изделия будем понимать схематизацию комплексного технологического процесса по последовательности использования процессов (методов) заготовительного производства, обработочного производства и процессов поверхностной обработки материалов при изготовлении изделий.

Внастоящее время тенденция современного машиностроения направлена на получение изделий с высокими показателями конструкционной прочности как совокупности критериев прочности, надежности и долговечности и высокими физико-механическими свойствами поверхности изделий. Такое сочетание свойств может достигаться только при использовании для изготовления разнофункциональных изделий различных по природе методов обработки, что возможно только в рамках комплексных технологических процессов.

Комплексный технологический процесс – это процесс изготовле-

ния изделия, включающий технологические операции, представляющие различные по природе методы получения и обработки материалов, в том числе операции межоперационных перемещений, контроля, очистки и т. п. по ходу технологического процесса, в результате

3

чего получаемое изделие должно обладать заданным уровнем функциональных, эстетических и экологических свойств [3].

К основным методам обработки материалов в заготовительном производстве относятся: процессы литейного производства; процессы обработки давлением; процессы сварки.

Вобработочном производстве различают: процессы формообразующие (обработка резанием со снятием стружки; электрофизические

иэлектрохимические методы обработки); процессы размерной обработки (обработка резанием без снятия стружки); процессы термической обработки.

Процессы поверхностной обработки материалов включают в себя отделочную обработку поверхности, модификацию поверхности (внутренние покрытия), нанесение внешних разнофункциональных покрытий.

Разработка технологического маршрута – предварительный этап разработки комплексного технологического процесса, основные этапы которой описываются в соответствующей технологической документации [4].

Согласно ЕСТД разработка технологического маршрута не является документом общего пользования, как маршрутная карта технологического процесса (описание технологического процесса изготовления и контроля изделия по всем операциям различных видов работ в технологической последовательности с указанием данных по оборудованию, оснастке, материальным и трудовым нормативам). Вместе с тем для комплексного технологического процесса разработка технологического маршрута является полезным предварительным этапом, позволяющим рационально выстроить последовательность прохождения обработки материала через этапы заготовительного, обработочного производств и этап поверхностной обработки.

Внастоящем учебном пособии предлагается схематизация технологического маршрута изготовления разнофункциональных изделий из различных материалов, а также их классификация.

Воснову классификации положены следующие основные факторы: объем производства изделий (тип производства: единичное, се-

рийное, массовое [1]), точность изготовления изделия (здесь

4

и в дальнейшем под изделием будем понимать единичное изделие – изделие, изготовленное из однородного материала без применения сборочных операций); материал изделия.

Характер типа производства будет существенным образом влиять на структуру технологического маршрута изготовления изделия. В условиях единичного производства исключаются процессы заготовительного производства и, как правило, используются различные операции обработки резанием с последующим обеспечением заданных макросвойств и свойств поверхности изделий за счет термической обработки и методов поверхностной обработки. При массовом производстве изделий материал неизбежно проходит обработку в заготовительном цикле производства. Серийное производство по структуре технологического маршрута ближе к массовому типу производства.

Также существенно на структуру технологического маршрута изготовления изделий будет влиять заданная точность их изготовления. К высокоточным (прецизионным) изделиям относятся изделия по следующим квалитетам точности: калибры – 01–5 классы точности и посадки – 6–12 классы точности. При изготовлении подобных изделий в обязательном порядке следует учитывать вопросы металлургической и технологической наследственности материалов при их обработке различными методами, что потребует включения в технологический маршрут их изготовления дополнительно операций обработки давлением и термической обработки [14, 17].

Различные по природе материалы обладают существенно разным уровнем технологических свойств – способностью обрабатываться различными методами. Наиболее высокой технологичностью обладают металлические материалы. Они в той или иной степени могут обрабатываться практически всеми методами воздействия на материалы, известными сегодня. Технологичность неметаллических материалов существенно уже. Технологии электрофизической и электрохимической обработки, термической обработки, высокие физические технологии для них неприемлемы. Соответственно структура технологического маршрута изготовления изделий из них специфична и будет существенно отличаться от таковой для металлических материалов.

5

Глава 1 ПОНЯТИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССОВ, ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА

1.1. ПОНЯТИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

Производственный процесс – совокупность трудовых и естественных процессов, в результате действия которых сырье и материалы превращаются в готовую продукцию [12].

Производственный процесс состоит из основных, вспомогательных и обслуживающих процессов. Основной производственный процесс выполняется непосредственно для изготовления изделий основного производства и состоит из трех стадий: заготовительной, обработочной и сборочной.

На заготовительной стадии создаются отливки, поковки и заготовки, которые подвергаются дальнейшей обработке и сборке. На обработочной стадии материалы и заготовки подвергаются различным методам механической, термической, физико-химической и другой обработки. На сборочной стадии получают сборочные единицы или готовые детали, а также производят их регулировку, доводку и обкатку.

Производственный процесс обычно рассматривается в связи с конкретной отраслью народного хозяйства. Под отраслью народного хозяйства понимаются качественно однородные группы хозяйствующих единиц, которые характеризуются особыми условиями производства.

Народное хозяйство подразделяется на сферу материального производства (промышленность, сельское хозяйство, лесное хозяйство, грузовой транспорт, энергетика, торговля, общественное питание и др. сферы материального производства) и непроизводственную сферу (здравоохранение, просвещение, ЖКХ, бытовое обслуживание, пассажирский транспорт, наука, кредитование и страхование, общественные организации).

Наиболее сложной и важной отраслью является промышленность (индустрия). В состав промышленности входит ряд укрупненных отраслей: электроэнергетика, топливная промышленность, черная ме-

6

таллургия, цветная металлургия, химическая и нефтехимическая промышленность, машиностроение и металлообработка, лесная, деревообрабатывающая, медицинская, микробиология, стекольнофарфоровая, полиграфия и ряд других.

Независимо от специфики отрасли промышленности производственный процесс состоит из следующих основных этапов:

1– добыча природных материалов (руда, газ, нефть, древесина

ит. п.);

2– производство материалов из природного сырья (металлургические, химические, ткацкие и другие производства материалов);

3– производство заготовок из материалов (заготовительное производство);

4– обработочное производство – изготовление деталей необходимой точности и состояния поверхности из заготовок (обработка резанием, поверхностная обработка, электрофизическая и электрохимическая обработка и другие);

5– сборка и монтаж изделий из комплектующих деталей (сборочное производство);

6– доводка, наладка, испытание изделий;

7– поставка изделия на рынок.

Главной составной частью производственного процесса является технологический процесс.

1.2. ПОНЯТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Технология: techne – искусство, мастерство, умение; logia – слово, учение.

Технологический процесс – совокупность производственных действий, непосредственно связанных с превращением сырья в готовое изделие [3].

В машиностроении под технологическим процессом понимается часть производственного процесса, включающая в себя последовательное изменение размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета производства и их контроль.

7

Основной структурной единицей технологического процесса является технологическая операция.

Технологическая операция – самостоятельная часть технологического процесса, которая выполняется на одном рабочем месте над одним или несколькими обрабатываемыми или собираемыми изделиями одним или несколькими рабочими.

Технологические операции разделяются на основные и вспомогательные. Основные технологические операции – операции, в процессе которых происходит изменение формы, размеров, свойств и взаимного сочленения изделий (формообразующие, изменяющие свойства и внешний вид, контролирующие и т. п.). Вспомогательные операции связаны с перемещением изделий от одного рабочего места к другому, подготовкой рабочего места и т. п. (транспортные, удаление стружки и отходов, маркировочные и др.). На основе анализа, реализации и сочетания технологических операций проектируется технологический процесс в целом. Различают следующие основные типы технологических процессов [3].

Единичный технологический процесс – это процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования и типоразмера независимо от типа производства (единичное, мелкосерийное, серийное, крупносерийное, массовое).

Унифицированный технологический процесс – это процесс, отно-

сящийся к группе изделий, которые характеризуются общностью конструктивных и технологических признаков. Унифицированный технологический процесс подразделяется на групповые и типовые процессы.

Групповой технологический процесс – это процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками. Представляет собой процесс обработки заготовок различной конфигурации, состоящий из комплекса групповых технологических операций, выполняемых на специализированных рабочих местах согласно технологическому маршруту изготовления определенной группы изделий.

8

Специализированное рабочее место – место, предназначенное для изготовления или ремонта одного изделия или группы изделий при общей наладке в течение длительного времени.

Групповой технологический процесс может состоять из одной или нескольких групповых операций. Групповая технологическая операция характеризуется общностью используемого оборудования, технологической оснастки и наладки.

Групповые технологические процессы разрабатываются для всех типов производства только на уровне предприятия.

Типовой технологический процесс – это процесс изготовления группы изделий с общими конструктивным и технологическими признаками. Характеризуется общностью содержания и последовательности технологических операций и переходов для группы изделий

иприменяется как основа при разработке рабочего процесса или как рабочий процесс при наличии всей необходимой информации для изготовления изделия, а также служит базой для разработки стандартов на типовые технологические процессы.

Рабочий технологический процесс – это процесс, выполняемый по рабочей, технологической и (или) конструкторской документации для изготовления или ремонта конкретного предмета производства.

Перспективный технологический процесс – это процесс, соответ-

ствующий достижениям науки и техники и требующий освоения на предприятии.

Проектный технологический процесс – это процесс, выполняе-

мый по предварительному проекту согласно технологической документации.

Комплексный технологический процесс – это процесс изготовле-

ния изделия, включающий технологические операции, представляющие различные методы получения и обработки материалов, в том числе операции межоперационных перемещений, контроля, очистки

ит. п. по ходу технологического процесса, в результате чего получаемое изделие должно обладать заданным уровнем функциональных, эстетических и экологических свойств.

9

1.3. ПОНЯТИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА

Согласно ГОСТ 14.004-83 технологический маршрут – последовательность прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по цехам и производственным участкам предприятия при выполнении технологического процесса изготовления или ремонта.

Согласно ЕСТД технологический маршрут не является документом общего пользования, как маршрутная карта технологического процесса.

Маршрутная карта (МК) – документ, предназначенный для маршрутного или маршрутно-операционного описания технологического процесса или указания полного состава технологических операций при операционном описании изготовления или ремонта изделия, включая контроль и перемещение по всем операциям различных технологических методов в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, технологической оснастке, материальных нормативах и трудовых затратах [2].

Маршрутное описание технологического процесса – сокращенное описание технологических операций в МК в последовательности их выполнения без указания переходов и технологических режимов (используется в единичном, мелкосерийном и опытном производствах).

Маршрутно-операционное описание технологического процесса – сокращенное описание всех технологических операций в МК в последовательности их выполнения с полным описанием отдельных операций в других технологических документах (используется в единичном, мелкосерийном и опытном производствах, когда изделие включает в себя сложные и точные детали).

Маршрутная карта является обязательным документом. Допускается использовать взамен МК соответствующую карту технологического процесса.

Карта технологического процесса (КТП) – документ, предназна-

ченный для операционного описания технологического процесса изготовления или ремонта изделия в технологической последовательности по всем операциям одного вида формообразования, обработки,

10