Технологические процессы в машиностроении лекции. Производственные и технологические процессы в машиностроении

Безопасность жизнедеятельности. Основные понятия БЖД. Принципы и методы достижения безопасности.

Здоровье человека. Факторы, влияющие на здоровье челокека.

Микроклимат в производственных помещениях, его влияние на организм человека

Микроклимат в жилых помещениях, его влияние на организм человека

Вредные вещества, их классификация. Влияние вредных веществ на организм человека. ПДК.

Производственное освещение, его основные характеристики. Нормирование производственного освещения

Действие шума, ультра- и инфразвука на организм человека. Предельно допустимые уровня. Основные методы борьбы с действием шума, ультра- и инфразвука.

Действие шума, ультра- и инфразвука на организм человека в быту. Основные методы защиты.

Действие вибрации на организм человека. Нормирование вибрации. Основные методы борьбы с вибрацией.

Электромагнитное поле, его характеристики. Действие электромагнитных полей на организм человека. Нормирование и методы защиты.

Электромагнитная и радиационная безопасность в быту. Источники излучения, основные методы защиты

Ионизирующие излучения, их виды и физическая характеристика. Биологическое действие на организм человека. Защита от ионизирующих излучений

Электробезопасность. Действие электрического тока на организм человека. Основные способы и средства электрозащиты

Электробезопасность в жилых помещениях

Пожарная и взрывная безопасность. Показатели пожароопасности веществ и материалов. Горючесть. Огнегасительные вещества

Пожарная безопасность в жилых помещениях

Безопасность при работе с компьютером. Параметры микроклимата в помещениях.

Безопасность при работе с компьютером. Рабочее место оператора. Режим труда и отдыха

Оказание первой медицинской помощи при ранениях

Оказание первой медицинской помощи при ожогах и электротравмах

Чрезвычайные ситуации. Основные понятия. Классификация чрезвычайных ситуаций

Техногенные катастрофы, их стадии и последствия. Ликвидация последствий

Принципы обеспечения безопасности населения в чрезвычайных ситуациях

Экологическое право. Правовой режим природопользования и охраны окружающей среды

Экологическое право. Экологическое преступление. Виды ответственности за экологические правонарушения

6.3. Вопросы для подготовки к зачету по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

БЖД в чрезвычайных ситуациях (ЧС)

1. БЖД как наука. Цели, задачи, предмет изучения. Актуальность проблем БЖД.

2. Роль науки и образования в обеспечении БЖД.

3. Значение курса БЖД в подготовке специалистов.

4. Понятие "чрезвычайная ситуация".

5. Отличительные черты понятий "опасная ситуация" и "экстремальная ситуация".

6. Различие терминов "авария", "катастрофа" и "стихийное бедствие".

7. Основные признаки ЧС.

8. Классификация чрезвычайных ситуаций.

9. Причины и профилактика ЧС. Понятие риска для жизни.

10. Основные группы ЧС природного характера.

11. Общие закономерности природных ЧС.

12. Основные группы антисейсмических мероприятий.

13. Противолавинные профилактические мероприятия.

14. Факторы вызывающие оползни и сели.

15. Основные группы ЧС гидрологического характера.

16. Основные ЧС метеорологического характера.

17. Признаки, по которым классифицируются природные пожары.

18. Средства тушения пожаров и их применение.

19. Действия педагога во время стихийных бедствий.

20. Группы ЧС техногенного происхождения?

21. Характеристика аварий на радиационно-опасных объектах.

22. Радиация, её разновидности, источники радиационной опасности.

23. Пути проникновения излучения в организм человека и механизм действия ионизирующего излучения.

24. Лучевая болезнь.

25. Допустимые дозы облучения.

26. Защита от облучения при радиационной аварии.

27. Характеристика аварий на химически опасных объектах.

28. Характеристика химических веществ по степени их опасности.

29. Характеристика аварий на пожаро – и взрывоопасных объектах и особенности их воздействия на население и окружающую среду.

30. Действие педагога во время аварий и катастроф.

31. Классификация социальных опасностей.

32. Причины социальных опасностей.

33. Виды социальных опасностей.

34. Чрезвычайные ситуации криминогенного характера. Зоны повышенной опасности.

35. Транспорт и его опасности.

36. Правила безопасного поведения на транспорте.

37. Экономическая, информационная и продовольственная безопасность.

38. Общественная опасность экстремизма и терроризма.

39. Виды террористических актов и способы их осуществления.

40. Организация антитеррористических и иных мероприятий по обеспечению безопасности в образовательном учреждении.

41. Действия педагогов и обучающихся по снижению риска и смягчению последствий террористических актов.

42. Проблемы национальной и международной безопасности РФ.

43. Гражданская оборона, её задачи.

44. Современные средства поражения.

45. Средства индивидуальной защиты.

46. Защитные сооружения гражданской обороны.

47. Организация защиты населения в мирное и военное время.

48. Организация ГО в общеобразовательных учреждениях.

49. Прогнозирование ЧС и планирование мероприятий по обеспечению БЖД в ЧС.

50. Единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций. Основные задачи Российской системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (РСЧС).

51. Силы и средства РСЧС.

52. Законодательно-правовые акты в области защиты населения и территорий от ЧС природного и техногенного характера.

Факторы производственной среды и их влияние на организм человека

53. Условия труда. Вредные производственные факторы и их классификация. Опасные производственные факторы.

54. Параметры, определяющие микроклимат, терморегуляция, пути теплоотдачи.

55. Гигиеническое нормирование производственного микроклимата.

56. Меры защиты человека от перегревания и переохлаждения.

57. Основные светотехнические понятия и единицы.

58. Основные зрительные функции и их зависимость от освещения.

59. Гигиенические требования к производственному освещению.

60. Виды производственного освещения.

61. Нормирование производственного освещения.

62. Производственная пыль. Производственные яды, профилактика профессиональных отравлений.

63. Шум как вредный фактор производственной среды.

64. Требования, предъявляемые к уровню шума в учебно-производственных помещениях.

65. Меры защиты от воздействия производственного шума.

66. Нормирование шума.

67. Физическая и гигиеническая характеристика производственной вибрации.

68. Виды вибрации и её влияние на организм.

69. Нормирование вибрации.

Ш. Оказание первой (доврачебной) помощи при несчастных случаях в экстремальных ситуациях

70. Первая (доврачебная) помощь при следующих несчастных случаях:

70.1. Ранения (проникающие ранения грудной клетки и живота).

70.2. Артериальное кровотечение.

70.3. Термические ожоги.

70.4. Поражение электрическим током.

70.5. Падение с высоты.

70.6. Утопление.

70.7. Переохлаждение и обморожение.

70.8. Обморок.

70.9. Химические ожоги и отравления газами.

71. Показания к проведению основных манипуляций. Универсальная схема оказания первой помощи на месте происшествия.

72. Признаки клинической смерти.

73. Реанимация при остановке сердца и дыхания.

Первые достоверно известные технологические процессы были разработаны в древнем Шумере — на глиняной табличке клинописью был описан по операциям порядок приготовления пива. С тех пор способы описания технологий производства продуктов питания, инструментов, домашней утвари, оружия и украшений — всего, что изготавливало человечество, многократно усложнились и усовершенствовались. Современный технологический процесс может состоять из десятков, сотен и даже тысяч отдельных операций, он может быть многовариантным и ветвиться в зависимости от различных условий. Выбор той или иной технологии- это непросто выбор тех или иных станков, инструмента и оснастки. Нужно также обеспечить соответствие требованиям технических условий, плановых и финансовых показателей.

Определение и характеристика

ГОСТ дает научно строгое, но сформулированное слишком сухим и наукообразным языком определение технологического процесса. Если же говорить о понятии технологического процесса более понятным языком, то технологический процесс — это совокупность выстроенных в определенном порядке операций. Он направлен на превращение сырья и заготовок в конечные изделия. Для этого с ними совершают определенные действия, обычно выполняемые механизмами. Технологический процесс не существует сам по себе, а является важнейшей частью более общего , включающего в себя в общем случае также процессы контрактации, закупки и логистики, продажи, управления финансами, административного управления и контроля качества.

Технологи на предприятии занимают весьма важное положение. Они являются своего рода посредниками между конструкторами, создающими идею изделия и выпускающими его чертежи, и производством, которому предстоит воплощать эти идеи и чертежи в металл, дерево, пластмассу и другие материалы. При разработке техпроцесса технологи работают в тесном контакте не только с конструкторами и производством, но и с логистикой, закупками, финансами и службой контроля качества. Именно техпроцесс и является той точкой, в которой сходятся требования всех этих подразделений и находится баланс между ними.

Описание технологического процесса должно содержаться в таких документах, как:

• Маршрутная карта - описание высокого уровня, в нем перечислены маршруты перемещения детали или заготовки от одного рабочего места к другому или между цехами.
• Операционная карта – описание среднего уровня, более подробное, в нем перечислены все операционные переходы, операции установки-съемки, используемые инструменты.
• Технологическая карта — документ самого низкого уровня, содержит самое подробное описание процессов обработки материалов, заготовок, узлов и сборок, параметры этих процессов, рабочие чертежи и используемая оснастка.

Технологическая карта даже для простого на первый взгляд изделия может представлять собой довольно толстый том.

Для сравнения и измерения технологических процессов серийного производства применяются следующие характеристики:

• Цикл технологической операции — длительность (измеряется в секундах, часах, днях, месяцах) операции, повторяющейся с определенной периодичностью. Отсчитывается от момента начала операции до момента ее окончания. Длительность цикла не зависит от числа заготовок или деталей, обрабатываемых одномоментно.
• Такт выпуска изделия – промежуток времени, через который выпускается это изделие. Рассчитывается как отношение времени, за которое выпускается определенное количество изделий, к этому количеству. Так, если за 20 минут было выпущено 4 изделия, то такт выпуска будет равен 20/4=5 минут/штуку.
• Ритм выпуска – величина, обратная такту, определяется как число изделий, выпускаемых в единицу времени (секунду, час, месяц и т.п.).

В дискретном производстве такие характеристики технологических процессов не находят применения ввиду малой повторяемости изделий и больших сроков их выпуска.

Производственная программа — представляет собой список названий и учетных номеров выпускаемых изделий, причем для каждой позиции приводится объемы и сроки выпуска.

Производственная программа предприятия складывается из производственных программ его цехов и участков. Она содержит:

• Перечень выпускаемых изделий с детализацией типов, размеров, количества.
• Календарные планы выпуска с привязкой к каждой контрольной дате определенного объема выпускаемых изделий.
• Количество запасных частей к каждой позиции в рамках процесса поддержки жизненного цикла изделий.
• Подробную конструкторско-технологическую документацию, трехмерные модели, чертежи, деталировки и спецификации.
• Техусловия на производство и методики управления качеством, включая программы и методики испытаний и измерений.

Производственная программа является разделом общего бизнес-плана предприятия на каждый период планирования.

Виды техпроцессов

Классификация техпроцессов проводится по нескольким параметрам.

По критерию частоты повторения при производстве изделий технологические процессы подразделяют на:

• единичный технологический процесс, создается для производства уникальной по конструктивным и технологическим параметрам детали или изделия;
• типовой техпроцесс, создается для некоторого количества однотипных изделий, схожих по своим конструктивным и технологическим характеристикам. Единичный техпроцесс, в свою очередь, может состоять из набора типовых техпроцессов. Чем больше типовых техпроцессов применяется на предприятии, тем меньше затраты на подготовку производства и тем выше экономическая эффективность предприятия;
• групповой техпроцесс подготавливается для деталей, различных конструктивно, но сходных технологически.

По критерию новизны и инновационности различают такие виды технологических процессов, как:

• Типичные. Основные технологические процессы используют традиционные, проверенные конструкции, технологии и операции обработки материалов, инструмента и оснастки.
• Перспективные. Такие процессы используют самые передовые технологии, материалы, инструменты, характерные для предприятий — лидеров отрасли.

По критерию степени детализации различают следующие виды технологических процессов:

• Маршрутный техпроцесс исполняется в виде маршрутной карты, содержащей информацию верхнего уровня: перечень операций, их последовательность, класс или группа используемого оборудования, технологическая оснастка и общая норма времени.
• Пооперационный техпроцесс содержит детализированную последовательность обработки вплоть до уровня переходов, режимов и их параметров. Исполняется в виде операционной карты.

Пооперационный техпроцесс был разработан во время Второй Мировой войны в США в условиях нехватки квалифицированной рабочей силы. Детальные и подробные описания каждой стадии технологического процесса позволили привлечь к работе людей, не имевших производственного опыта и в срок выполнить большие военные заказы. В условиях мирного времени и наличия, хорошо обученного и достаточно опытного производственного персонала использование такого вида технологического процесса ведет к непроизводительным расходам. Иногда возникает ситуация, в которой технологи старательно издают толстые тома операционных карт, служба технической документации тиражирует их в положенном числе экземпляров, а производство не открывает эти талмуды. В цеху рабочие и мастера за многие годы работы накопили достаточный опыт и приобрели достаточно высокую квалификацию для того, чтобы самостоятельно выполнить последовательность операций и выбрать режимы работы оборудования. Таким предприятиям имеет смысл подумать об отказе от операционных карт и замене их маршрутными.

Существуют и другие классификации видов технологических процессов.

Этапы ТП

В ходе конструкторско-технологической подготовки производства различают такие этапы написания технологического процесса, как:

• Сбор, обработка и изучение исходных данных.
• Определение основных технологических решений.
• Подготовка технико-экономического обоснования (или обоснования целесообразности).
• Документирование техпроцесса.

Трудно с первого раза найти технологические решения, обеспечивающие и плановые сроки, и необходимое качество, и плановую себестоимость изделия. Поэтому процесс разработки технологии – это процесс многовариантный и итеративный.

Если результаты экономических расчетов неудовлетворительны, то технологи повторяют основные этапы разработки технологического процесса до тех пор, пока не достигнут требуемых планом параметров.

Сущность технологического процесса

Процессом называют изменение состояния объекта под воздействием внутренних или внешних по отношению к объекту условий.

Внешними факторами будут механические, химические, температурные, радиационные воздействия, внутренними — способность материала, детали, изделия сопротивляться эти воздействиям и сохранять свою исходную форму и фазовое состояние.

В ходе разработки техпроцесса технолог подбирает те внешние факторы, под воздействием которых материал заготовки или сырья изменит свою форму, размеры или свойства таким образом, чтобы удовлетворять:

• техническим спецификациям на конечное изделие;
• плановым показателям по срокам и объемам выпуска изделий;

За долгое время были выработаны основные принципы построения технологических процессов.

Принцип укрупнения операций

В этом случае в рамках одной операции собирается большее число переходов. С практической точки зрения такой поход позволяет улучшить точность взаимного расположения осей и обрабатываемых поверхностей. Такой эффект достигается за счет выполнения всех объединяемых в операцию переходов за одну остановку на станок или многокоординатный обрабатывающий центр.

Подход также упрощает внутреннюю логистику и снижает внутрицеховые расходы за счет снижения числа установок и наладок режимов работы оборудования.

Особенно важно это для крупногабаритных и сложных деталей, установка которых отнимает много времени.

Принцип применяется при работе на револьверных и многорезцовых токарных станках, многокоординатных обрабатывающих центрах.

Принцип расчленения операций

Операция разбивается на ряд простейших переходов, наладка режимов работы обрабатывающего оборудования выполняется единожды, для первой детали серии, далее оставшиеся детали проходят обработку на тех же режимах.

Такой подход эффективен при больших размерах серий и относительно несложной пространственной конфигурации изделий.

Принцип дает существенный эффект снижения относительной трудоемкости за счет улучшенной организации рабочих мест, совершенствования у рабочих навыка однообразных движений по постановке-снятию заготовок, манипуляций с инструментом и оборудованием.

Абсолютное число установок при этом растет, но сокращается время на настройку режимов оборудования, за счет чего и достигается положительный результат.

Чтобы получить этот положительный эффект, технологу придется позаботиться о применении специализированной оснастки и приспособлений, позволяющих быстро и, главное, точно устанавливать и снимать заготовку. Размер серии также должен быть значительным.

Обработка дерева и металла

На практике одну и ту же деталь, одного и того же размера и веса, из одного и того же материала можно изготовить разными, иногда сильно отличающимися друг от друга методами.

На этапе конструкторско-технологической подготовки производства конструкторы и технологи совместно прорабатывают несколько вариантов описания технологического процесса, изготовления и последовательности обработки изделия. Эти варианты сравниваются по ключевым показателям, насколько полно они удовлетворяют:

• техническим условиям на конечный продукт;
• требованиям производственного плана, срокам и объемам отгрузки;
• финансово-экономическим показателям, заложенным в бизнес-план предприятия.

На следующем этапе проводится сравнение этих вариантов, из них выбирается оптимальный. Большое влияние на выбор варианта оказывает тип производства.

В случае единичного, или дискретного производства вероятность повторения выпуска одной и той же детали невелика. В этом случае выбирается вариант с минимальными издержками на разработку и создание специальной оснастки, инструмента и приспособлений, с максимальным задействованием универсальных станков и настраиваемой оснастки. Однако исключительные требования к точности соблюдения размеров или к условиям эксплуатации, таким, как радиация ил высоко агрессивные среды, могут вынудить применять и специально изготовленную оснастку, и уникальные инструменты.

При серийном же выпуске процесс производства разбивается на выпуск повторяющихся партий изделий. Технологический процесс оптимизируют с учетом существующего на предприятии оборудования, станком и обрабатывающих центров. Оборудование при этом снабжают специально разработанной оснасткой и приспособлениями, позволяющими сократить непроизводительные потери времени хотя бы на несколько секунд. В масштабе всей партии эти секунды сложатся вместе и дадут достаточный экономический эффект. Станки и обрабатывающие центры подвергают специализации, за станком закрепляют определенные группы операций.

При массовом производстве размеры серий весьма высоки, а выпускаемые детали достаточно долгий срок не подвергаются конструктивным изменениям. Специализация оборудования заходит еще дальше. В этом случае технологически и экономически оправдано закрепление за каждым станком одной и той же операции на все время выпуска серии, а также изготовление спецоснастки и применение отдельного режущего инструмента и средств измерений и контроля.

Оборудование в этом случае физически перемещают в цеху, располагая его в порядке следования операций в технологическом процессе

Средства выполнения технологических процессов

Технологический процесс существует сначала в головах технологов, далее он фиксируется на бумаге, а на современных предприятиях — в базе данных программ, обеспечивающих процесс управления жизненным циклом изделия (PLM). Переход на автоматизированные средства хранения, написания, тиражирования и проверки актуальности технологических процессов- это не вопрос времени, в вопрос выживания предприятия в конкурентной борьбе. При этом предприятиям приходится преодолевать сильное сопротивление высококвалифицированных технологов строй школы, привыкших за долгие годы писать техпроцессы от руки, а потом отдавать их на перепечатку.

Современные программные средства позволяют автоматически проверять упомянутые в техпроцессе инструмент, материалы и оснастку на применимость и актуальность, повторно использовать ранее написанные техпроцессы целиком или частично. Они повышают производительность труда технолога и существенно снижают риск человеческой ошибки при написании техпроцесса.

Для того чтобы из идей и расчетов технологический процесс превратился в реальность, необходимы физические средства его выполнения.

Технологическое оборудование предназначено для установки, закрепления, ориентации в пространстве и подачи в зону обработки сырья, заготовок, деталей, узлов и сборок.

В зависимости от отрасли производства сюда входят станки, обрабатывающие центры, реакторы, плавильные печи, кузнечные прессы, установки и целые комплексы.

Оборудование обладает длительным сроком использования и может изменять свои функции в зависимости от использования той или иной технологической оснастки.

Технологическая оснастка включает в себя инструмент, литейные формы, штампы, приспособления для установки и снятия детали, для облегчения доступа рабочих к зоне выполнения операций. Оснастка дополняет основное оборудование, расширяя его функциональность. Она имеет более короткий срок использования и иногда специально изготавливается для конкретной партии изделий или даже для одного уникального изделия. При разработке технологии следует шире применять универсальную оснастку, применимую для нескольких типоразмеров изделия. Особенно это важно на дискретных производствах, где стоимость оснастки не распределяется на всю серию, а целиком ложится на себестоимость одного изделия.

Инструмент предназначен для оказания непосредственного физического воздействия на материал заготовки с целью доведения ее формы размеров, физических, химических и других параметров до заданных в технических условиях.

Технолог при выборе инструмента должен принимать во внимание не только цену его покупки, но и ресурс и универсальность. Часто бывает, что более дорогой инструмент позволяет без его замены выпустить в несколько раз больше продукции, чем дешевый аналог. Кроме того, современный универсальный и высокоскоростной инструмент позволит также сократить время машинной обработки, что также прямо ведет к снижению себестоимости. С каждым годом технологи приобретают все больше экономических знаний и навыков, и написание техпроцесса из дела чисто технологического превращается в серьезный инструмент повышения конкурентоспособности предприятия.

Типы производства и их особенности

Различают типы производства: единое, серийное и массовое. Тип производства определяется широтой номенклатуры, регулярностью, стабильностью и объемом выпуска изделий.

Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций – отношение числа всех технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест.

Единичное производство характеризуется малым объемом выпуска одинаковых изделий, повторное изготовление и ремонт которых, как правило, не предусматривается.

Серийное производство характеризуется изготовлением или ремонтом изделий периодически повторяющимися партиями.

Массовое производство характеризуется большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых длительное время, в течение которого на большинстве рабочих мест выполняется одна рабочая операция.

В массовом производстве широко используются специальные станки, приспособления, режущие и измерительные инструменты; характерна резко выраженная специализация, глубокое разделение процессов труда и высокая степень и механизация, непрерывность производственных процессов, короткий производительный цикл, высокая производительность труда и низкая себестоимость изделия.

В зависимости от типа производства в нем преобладает либо технологический (единичное и мелкосерийное производство), либо предметный (массовое и крупносерийное производство) принцип формирования цехов.

Методы выполнения технологических процессов

Технологический процесс является частью производственного процесса и содержит действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства. Он представляет собой совокупность механических, физических и химических процессов – операций, в процессе которых изменяется форма деталей в сборочные единицы и готовое изделие, проверяется соответствие готового изделия чертежу и техническим условиям.

Технологическая операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Различают следующие методы выполнения тех. процессов:

1. Формообразование – изготовление заготовки или изделия из жидких, порошкообразных или волокнистых материалов. Виды формообразования:

а) литье – формообразование из жидкого металла путем заполнения им полости заданной формы и размеров с последующим затвердеванием;

б) формование – формообразование из порошкообразного или волокнистого материала путем заполнения им полости заданной формы и размеров с последующим сжатием;

в) гальванопластика –формообразование из жидкого материала путем осаждения металла из раствора под действием электрического тока.

2. Обработка – заданное изменение формы, размеров, шероховатости или свойств заготовки при выполнении технологического процесса. Виды обработки:

а) обработка резанием – обработка, заключающаяся в образовании новых поверхностей путем деформирования и последующего отделения поверхностных слоев материала с образованием стружки;

б) обработка давлением – заключается в пластическом деформировании или разделении материала заготовки без образования стружки, например ковка, штамповка;

в) термическая обработка – заключается в изменении структуры и свойств материала заготовки вследствие тепловых воздействий;

г) электрическая обработка – заключается в изменении формы, размеров и шероховатости поверхности заготовок путем использования электрических разрядов, магнитострикционного эффекта, электронного или оптического излучения, ионных потоков и плазменной струи;

д) электрохимическая обработка – заключается в изменении формы, размеров и шероховатости вследствие растворения ее материала в электролите под действием электрического тока;

е) несение покрытия – обработка, заключающаяся в образовании на заготовке поверхностного слоя из заданного инородного материала, например, окраска, анодирование, оксидирование, металлизация, напыление и т.д.

ж) наплавка – сварка плавлением, в процессе которой на поверхность детали наносится слой металла необходимого состава;

з) наварка – сварка, производимая для увеличения размеров детали или же для придания ее поверхности определенных свойств, осуществляется как сваркой плавлением, так и сваркой давлением.

3. Сборка – образование разъемных или неразъемных соединений составных частей изделия или изделия в целом.

Средства выполнения технологических процессов

Технологическое оборудование – орудия производства, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них и, при необходимости, источники энергии, например: литейные машины, прессы, станки, сварочное оборудование.

Технологическая оснастка – орудия производства, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенной части технологического процесса, например: режущий инструмент, штампы, приспособления, калибры, пресс-формы, модели.

Гибкая производительная система (ГПС) – совокупность в разных сочетаниях оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени, обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик.

Составными частями ГПС являются:

1. Гибкий производственный модуль (ГПМ) – единица технологического оборудования для производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая, автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему.

2. Роботизированный технологический комплекс (РТК) – совокупность единицы технологического оборудования, производственного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. РТК, предназначенные для работы в ГПС, должны иметь автоматизированную переналадку и возможность встраивания в систему.

3. Система обеспечения функционирования ГПС – совокупность взаимосвязанных автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий, техническую подготовку их производства, управление ГПС с помощью ЭВМ и автоматическое перемещение предметов производства и технологической оснастки.

Разработка технологического процесса с учетом ЕСТД

Проектирование технологического процесса изготовления деталей, соединение их в готовое изделие, строго соответствующее чертежу и техническим требованиям, состоит в разработке наиболее рациональных и экономичных методов работы с наименьшими затратами труда и средств в конкретных условиях производства.

Технологическая подготовка является наиболее важным этапом в организации производства, в процессе которой определяют наиболее рациональные способы изготовления изделий с учетом намеченных масштабов и сроков выпуска, обеспечивают разработку соответствующей технологической документации.

Для всех деталей, входящих в изделие, определяют порядок и содержание операций, выбирают оборудование, режущий инструмент, средства измерения и контроля, технологическую оснастку, технические нормы.

Типизация технологических процессов состоит в классификации деталей и их элементов и в комплексном решении всех задач, возникающих при осуществлении процессов каждой классификационной группы. Работа по типизации технологических процессов складывается из классификации, разработки самих процессов и решения отдельных технологических задач.

Классом называют совокупность деталей, характеризуемых общностью технологических задач, решаемых в условиях определенной конфигурации этих деталей. В пределах каждого класса детали подразделяются на группы, подгруппы и в конечном счете на типы, наиболее близкие между собой.

Тип – это совокупность деталей одного класса, имеющих в условиях одинаковой обстановки общий план обработки основных поверхностейц, т.е. обрабатываемых в основном одинаковыми методами (однородное оборудование, приспособление и инструмент).

Типизация технологических процессов способствует ускорению и улучшению проектирования технологических процессов обработки, внедрения наиболее целесообразных вариантов и прогрессивных технологических методов производства.

Типизация технологических процессов неразрывно связана со стандартизацией и унификацией машин и технологического оснащения.

Для серийно производства эффективен групповой метод обработки деталей. Все технологически сходные детали, изготовляемые с использованием однотипного оборудования, приспособлений инструмента объединяют в классы и группы и для каждой группы создают групповой технологический процесс.

Основные положения групповой технологии:

1) принятая последовательность технологических операций обеспечивает обработку любой детали группы;

2) технологическая оснастка должна быть пригодной для изготовления любой детали группы;

3) оборудование обеспечивает высокопроизводительную обработку с минимальными затратами на его переналадку.

Метод групповой обработки упрощает подготовку производства, сокращает время, улучшает систему организации производства. В условиях единичного и серийного производства повышена производительность труда и вследствие применения высокопрогрессивных методов обработки и организации труда, присущих поточно-массовому производству.

Изготовление изделий на машиностроительных предприятиях осуществляется в результате производственного процесса.

Производственный процесс – это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. Производственный процесс в машиностроении охватывает подготовку средств производства и организацию обслуживания рабочих мест; получение и хранение материалов и полуфабрикатов; все стадии изготовления деталей машин; сборку изделий; транспортирование материалов, заготовок, деталей, готовых изделий и их элементов; технический контроль на всех стадиях производства; упаковку готовой продукции и другие действия, связанные с изготовлением выпускаемых изделий.

Важнейшим этапом производственного процесса является технологи ческая подготовка производства (ТПП), основным элементом которой является технологический процесс (ТП).

Технологический процесс – это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и/или определению состояния предмета труда (заготовки или изделия). Различают ТП изготовления исходных заготовок, термической обработки, механической (и другой) обработки заготовок, сборки изделий.

В ТП изготовления заготовок происходит превращение материала в исходные заготовки деталей машин заданных размеров и конфигурации различными методами. В процессе термической обработки происходят структурные превращения материала заготовок, изменяющие его свойства. При механической обработке происходит последовательное изменение состояния исходной заготовки (ее геометрических форм, размеров и количества поверхностей) до получения готовой детали. ТП сборки связан с образованием разъемных и неразъемных соединений составных частей изделий.

Для осуществления любого ТП необходимо применение совокупности орудий производства, называемых средствами технологического оснаще ния (СТО) – это технологическое оборудование (литейные машины, прессы, металлорежущие станки, печи, испытательные стенды и т. д.) и тех нологическая оснастка (режущие инструменты, приспособления, штампы, мерители и т. д.).

ТП выполняют на рабочих местах. Рабочее место – участок производственной площади, оборудованный в соответствии с выполняемой нанем работой.

Технологической операцией называют законченную часть ТП, выполняемую на одном рабочем месте. Операция охватывает все действия СТО и рабочих над одним или несколькими совместно обрабатываемыми или собираемыми объектами производства. При обработке на станках операция включает все действия рабочего, а также автоматические действия станка до момента снятия заготовки со станка и перехода к обработке другой заготовки.

Кроме технологических различают и вспомогательные операции: транспортирование, контроль, маркирование и др.

При выполнении ТП на предприятии заготовка или сборочная единица последовательно проходит по цехам и производственным участкам в соответствии с выполняемыми операциями. Указанную последовательность называют технологическим маршрутом, который может быть внутрицеховым и межцеховым.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же СТО при постоянных технологических режимах (t , s , п и др.). Технологические переходы могут быть простыми (обработка одним инструментом) или сложными (в работе одновременно участвуют несколько инструментов).

При обработке заготовок на станках с ЧПУ несколько поверхностей могут последовательно обрабатываться одним инструментом. В этом случае говорят, что указанная совокупность поверхностей обрабатывается в результате выполнения инструментального перехода.

Вспомогательный переход – это законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и/или оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода (установка и закрепление заготовки, смена инструмента, изменение режимов обработки и др.).

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, качества поверхности или свойств заготовки.

Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной единицы.

Позиция – фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижных частей оборудования для выполнения определенной части операции. Смена позиций, выполняемая с помощью поворотных устройств и устройств линейных перемещений возможна, например, в технологических операциях, осуществляемых на оборудовании револьверного типа, агрегатных станках, автоматических линиях и т. д.

Рабочий прием – ручное действие рабочего по обслуживанию станка или агрегата, обеспечивающего выполнение технологического перехода или его части. Так, при выполнении вспомогательного перехода установки заготовки в приспособление необходимо последовательно выполнить следующие приемы: взять заготовку из тары, установить в приспособление и закрепить в нем.

Изготовление изделий машиностроения может быть осуществлено на основе единичного, типового или группового ТП. Единичный ТП проектируется и применяется для изготовления деталей одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.

Типовой ТП характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками. Типовой ТП используется либо как информационная основа при разработке рабочего ТП, либо как рабочий ТП при наличии всей необходимой информации для изготовления детали.

Групповой ТП используется для совместного изготовления или ремонта группы изделий различной конфигурации в конкретных условиях производства на специализированных рабочих местах. Принципиальное различие между типовыми и групповыми процессами заключается в следующем: типовая технология характеризуется общностью технологического маршрута, а групповая – общностью оборудования и оснастки, необходимых для выполнения определенной операции или полного изготовления детали.

По степени детализации ТП подразделяются на маршрутные, операционные и маршрутно-операционные.

В маршрутном ТП содержание операций излагается без указания переходов и режимов обработки.

Операционный ТП – это технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается с указанием переходов и режимов обработки.

Маршрутно-операционный ТП – это технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание отдельных операций излагается без указания переходов и режимов обработки.

Анализ существующих и проектирование новых ТП должны выполняться с учетом типа организации производства, в которых они осуществляются. Различают три основных типа машиностроительного производства: массовое, серийное и единичное. В некоторых случаях серийное производство подразделяют на крупносерийное, среднесерийное и мелкосерийное. Основными факторами, определяющими тип организации производства в цехе, на участке, являются номенклатура изделий, программа выпуска и трудоемкость изготовления деталей.

Тип действующего производства определяется коэффициентом закреп ления операций

где О – число различных операций за один месяц;

Р – число рабочих мест, на которых выполняются различные операции.

Для массового производства
. Для крупносерийного производства
, для среднесерийного
, для мелкосерийного
. Для единичного производства
не регламентируется.

При проектировании процессов изготовления изделий серийность производства определяется по коэффициенту серийности

, (1.2)

где –такт выпуска изделий;

– среднее штучное время по операциям.

Такт выпуска – интервал времени, через который периодически производится выпуск изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, рассчитывается по формуле

, (1.3)

где – действительный годовой фонд времени работы оборудо­вания за одну смену в часах;

т – количество смен работы оборудования за сутки;

N – годовая программа выпуска изделий, шт.

Для нахождения t ш.ср . необходимо либо выполнить нормирование по укрупненным нормам, либо использовать данные по трудоемкости существующей на производстве аналогичной детали.

Среднее штучное время рассчитывается по формуле

, (1.4)

где t ш. i – штучное время i -й операции изготовления детали;

п – число основных операций в маршруте.

По значению К с , рассчитанному по формуле (1.2), можно принять решение о типе производства. При К с ≤ 1 – массовое производство, 1 < К с ≤ 10 – крупносерийное, 10 < К с ≤ 20 – среднесерийное, 20 < К с ≤ 50 – мелкосерийное, К с > 50 – единичное производство.

Серийность производства оказывает существенное влияние на технологическую подготовку выпуска изделий.

В машиностроении применяют два метода работы: поточный и непоточный. Поточное производство характеризуется расположением СТО в последовательности выполнения операций ТП и определенным интервалом выпуска изделий (такта выпуска). В общем случае условием организации потока является кратность времени выполнения каждой операции такту выпуска, т.е. t ш. i / τ в = К (К = 1,2,3,...). Приведение длительности операций к указанному условию называют синхронизацией.

Производительность труда, соответствующая выделенному производственному участку (линии, цеху), определяется ритмом выпуска. Ритм выпуска – количество изделий определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемое в единицу времени. Обеспечение заданного ритма выпуска изделий при поточном методе работы в массовом и крупносерийном производстве является важнейшей задачей при проектировании ТП.

Организация производства по поточному методу обеспечивает повышение производительности труда, уменьшение производственного цикла и объема незавершенного производства, предусматривает применение высокопроизводительного оборудования и комплексной автоматизации изготовления деталей, включая термическую обработку, нанесение покрытий, мойку, контроль и т. п.

В серийном производстве заготовки перемещаются по рабочим местам партиями. Партией называют количество заготовок или деталей одного наименования и типоразмера, которые запускаются в производство или подаются на сборку.

Величина оптимальной партии рассчитывается по формуле

n = N К/Ф , (1.5)

где N – годовая программа с запчастями, шт;

К – число дней, на которые необходимо иметь запас деталей наскладе (2...10 дней);

Ф – число рабочих дней в году.

Станок, закончивший обработку партии заготовок переналаживают на другую операцию. Величина партии деталей зависит от номенклатуры изделий, от годовой программы, от срока заказа, длительности обработки и сборки, сложности, наличия материалов и других факторов. С учетом этих факторов расчетная величина партии может быть принята другой.

В серийном производстве для повышения загрузки оборудования применяют переменно-поточные (серийно-поточные) игрупповые линии. При переменно-поточной обработке за каждым станком линии закреплено выполнение нескольких операций для технологично и конструктивно однотипных деталей, которые обрабатывают попеременно. Приспособления переменно-поточных линий конструируют так, чтобы в них можно былоустанавливать всю закрепленную группу заготовок.

В групповых поточных линиях каждый станок выполняет операции разных технологических маршрутов. При переходе к обработке следующих деталей производится подналадка станка (смена цанги, фиксатора, сверла и т. п.), что дает возможность обрабатывать однотипные поверхности у группы заготовок.

Возможность использования поточного метода работы определяют ко эффициентом поточности К П – сопоставлением среднего штучного времени t ш.ср. для основных операций с тактом выпуска деталей τ в :

. (1.6)

При коэффициенте поточности К П > 0,6 принимают поточный метод работы.

Непоточный метод производства характеризуется изготовлением деталей партиями на каждой операции; обрабатывающее оборудование устанавливается в цехе группами по типам станков (токарные, фрезерные, шлифовальные и т. д.); изделия собирают на стационарных приспособлениях. При непоточном методе производства требуется создание заделов, что удлиняет цикл производства.

Цикл производства – это период времени от начала до конца выполнения какого-либо повторяющегося технологического или производственного процесса. Сокращение цикла производства уменьшает межоперационные заделы, незавершенное производство и оборотные фонды, а оборачиваемость вложенных в производство средств значительно повышается.

Понятие «серия» касается количества машин, которые запускаются в производство одновременно или непрерывно в течение определенного интервала времени.

Важным принципом разработки технологического маршрута прохождения деталей по цехам завода служит принцип возможно большего сокращения технологического маршрута при наименьшем пробеге деталей между цехами.

Схема связей цехов завода средней величины показана на рис. 1.1 .

Как видно из схемы (рис. 1.1), по пути в сборочный цех заготовки и детали могут делать двойные пробеги между цехами. Проектируя последовательность обработки отдельных деталей внутри цеха, следует позаботиться о наименьшем пробеге деталей между операциями.

Структура механосборочного производства зависит от конструктивных и технологических особенностей изделий, типа производства и ряда других факторов. Изделия, выпускаемые заводами, распределяют по цехам по предметному, технологическому или смешанному признаку.

При организации цехов по предметному признаку за каждым из них закрепляют все детали определенного узла или изделия и их сборку. В этом случае все цеха являются механосборочными и включают механические и сборочные отделения (участки). При наличии нескольких механосборочных цехов, изготавливающих отдельные узлы, на заводе предусматривают цех общей сборки выпускаемых машин. Такая организация цехов характерна, как правило, для массового и крупносерийного типов производства.

При организации цехов по технологическому признаку детали разныхмашин и узлов группируют по сходному ТП. Такая форма организации характерна для единичного и серийного типов производства, так как здесь обычно не удается загрузить полностью оборудование деталями одного изделия. В цехах обрабатывают сходные детали независимо от того, к какому узлу или машине они относятся. Механообрабатывающее производство в этом случае разделяют на цехи по типу деталей и однородности ТП (например, цехи корпусных деталей, валов, зубчатых колес, метизов и т. д.). Сборочный цех выделяют в самостоятельный цех, в который поступают детали из различных цехов.

Организация цехов по смешанному признаку обычно встречается в серийном производстве при большой номенклатуре изделий. В этом случае для изготовления некоторых изделий цехи организуют по предметному признаку (например, цехи редукторов, электродвигателей, пылесосов и т. д.), а для остальной части изделий – по технологическому признаку.

Изготовление стандартных деталей обычно выделяют в отдельные цехи независимо от принятой схемы организации производства.

Унификация и стандартизация изделий машиностроения способствует специализации производства, сужению номенклатуры изделий и увеличению их выпуска, а это в свою очередь позволяет шире применять поточные методы и автоматизацию производства.

2. Элементы технологической операции и характеристика технологического процесса.

3. Технологическая характеристика различных типов производства.

1. Структура технологического процесса (по гост 3.1109–82)

Производственным процессом называют совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления или ремонта изделий, выпускаемых на данном предприятии.

Технологический процесс – часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению (или определению) состояния предмета труда. Различают технологические процессы изготовления изделия или его части, получения заготовки, литья, термической обработки, электрофизической обработки, электрохимической обработки, сборки, контроля качества продукции, ремонта и т.д.

При обработке осуществляется заданное изменение формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, а при сборке – образование разъемных или неразъемных соединений составных частей заготовки или изделия.

Помимо основных технологических процессов производственные процессы включают вспомогательные процессы – транспортировку, складирование, учет и отчетность.

Технологический процесс состоит из операций.

Технологическая операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте.

Рабочее место – часть производственной площади цеха, на которой размещены один или несколько исполнителей работы, обслуживаемая единица технологического оборудования или часть конвейера, а также оснастка и предметы труда.

Операция является основной единицей производственного планирования. Подход к операции как к единице планирования позволяет разобраться во многих спорных случаях, когда неясно, следует ли данный комплекс действий считать за одну или несколько операций.

Пример 1.

Пусть при токарной обработке партии ступенчатых валиков у всех заготовок сначала обтачивается одна шейка, потом вторая и т.д. В этом случае обработку каждой ступени можно рассматривать как законченную часть технологического процесса, составляющую одну операцию. На каждую из этих операций может быть выписан отдельный наряд. Однако часто для упрощения планирования и отчетности выписывают один общий наряд на токарную обработку валиков, которую в этом случае следует рассматривать как одну концентрированную операцию.

Пример 2.

В тяжелом машиностроении часто на одном рабочем месте с помощью переносных различных станков различными рабочими выполняется обработка различных поверхностей одной и той же заготовки.

В таких случаях работу разбивают на операции, каждая из которых выполняется с помощью определенного станка. Если же станки работают последовательно и обслуживаются одной бригадой рабочих, то возможно объединение этих операций в одну.

Пример 3.

Рабочий, который обслуживает автолинию из нескольких станков, выписывается один наряд. Поэтому автолинию следует считать одним рабочим местом, на котором выполняется одна операция.