При типизации технологических процессов обработки типовых сочетаний поверхностей:

1)устанавливается план обработки данного сочетания поверх­ ностей по операциям в нескольких вариантах;

2)устанавливается последовательность переходов по каждой операции;

3)определяются типы режущих и мерительных инструментов по отдельным переходам.

Примерами разработки типовых процессов обработки сочета­ ний поверхностей могут служить описываемые в различных техно­ логических работах и справочниках процессы обработки концен­ тричных наружных и внутренних поверхностей вращения, обра­ ботки эксцентрично расположенных поверхностей с обеспечением точного выполнения заданного эксцентриситета, обработки взаимно перпендикулярных или параллельных поверхностей, обеспечения соосности обрабатываемых отверстий и точных расстояний между ними и т. д.

Типизация обработки сочетаний поверхностей так же, как и обработки элементарных поверхностей, не решает задачи типи­ зации заготовки и не всегда определяет последовательность обработки отдельных поверхностей в конкретной детали. При наличии у детали нескольких типовых сочетаний поверхностей, связанных с определенными «своими» технологическими базами, может возникнуть необходимость в изменении последовательности обработки отдельных типовых сочетаний.

Полное решение задачи типизации технологических процессов может быть достигнуто только при проведении типизации обра­ ботки деталей, являющейся важнейшим направлением типизации технологических процессов.

Классификация и типизация обработки деталей

Признаками для классификации деталей являются: 1) конфигу­ рация детали; 2) размеры детали; 3) точность обработки и ка­ чество обрабатываемых поверхностей; 4) материал детали.

Кроме указанных основных факторов, определяющих характер и содержание технологического процесса, на построение послед­ него очень большое влияние оказывают условия, в которых осуществляется данный технологический процесс. К таким усло­ виям прежде всего относятся: 1) объем общего производственного задания и размеры отдельных партий обрабатываемых деталей и 2) общая производственная обстановка (наличный парк обору­ дования, наличие инструмента и возможности инструментального цеха, расположение оборудования, система организации произ­ водства в цехе и т. п).

В связи с тем, что первые четыре признака относятся непосред­ ственно к детали и выявляются из ее чертежа, они и принимаются

в основу технологической классификации деталей. Дополнитель­ ные признаки, связанные с планированием и организацией про­ изводства, учитываются при типизации технологических про­ цессов созданием нескольких технически равноценных вариантов

п о д г р у п п ы .

Классом называется совокупность деталей, характеризуемых общностью технологических задач, решаемых в условиях определен­ ной конфигурации этих деталей [42].

По классификации А. П. Соколовского предусмотрено 15 клас­ сов (валы, втулки, диски, эксцентриковые детали, крестовины, рычаги, плиты, шпонки, стойки, угольники, бабки, зубчатые колеса, фасонные кулачки, ходовые винты и червяки, мелкие крепежные детали).

При этом указывается, что к этой классификации, имеющей общий машиностроительный характер, может оказаться целесооб­ разным добавлять новые классы деталей, характерных для отдель­ ных отраслей промышленности (например, турбинные лопатки, шариковые подшипники и т. п.).

Разбивка классов на группы и подгруппы заканчивается

т и п о м .

Под типом подразумевается совокупность деталей одного класса, имеющих в условиях одной производственной обстановки общий план операции.

Другими словами под типом деталей понимается совокупность деталей, имеющих план операций, осуществляемый в основном одинаковыми методами (однородное оборудование, число уста­ новок, приспособлений и инструмента) [42].

Практически к одному типу относятся детали, для которых можно написать общую карту типового процесса. В пределах типа допускаются некоторые отклонения в порядке обработки. Возможно исключение или добавление некоторых (не характер­ ных) переходов и даже операций (например, сверление неточных отверстий).

В табл. 17 приведена классификация деталей класса валов, подкласса ступенчатых валов диаметром от 30 до 80 мм и длиной от 150 до 1000 мм, 2—3-го классов точности, разработанная в ЭНИМСе [49].

Валы этих размеров составляют около 80% всех валов, при­ меняемых в машиностроении.

Данная классификация разработана с учетом следующих особенностей: 1) конструктивных особенностей соответствующих типов деталей, применяемых в различных отраслях машинострое­ ния; 2) методов изготовления рассматриваемых деталей на за-

Классификация подкласса ступенчатых валов

Валы со шли­ цами

Ступенчатый без централь­ ного отверстия

водах массового и серийного производства; 3) общности оборудо­ вания, необходимого для их изготовления; 4) принятых в типаже станков размерных рядов основных групп станков, применяемых при обработке рассматриваемых деталей.

Классификация делит детали подкласса ступенчатых валов на виды, размерные группы и типы. Виды характеризуются наличием или отсутствием центрального сквозного или глухого отверстия. Размерные группы валов определяются размерными рядами станков, на которых эти валы могут быть обрабо­ таны.

В качестве основных станков для обработки валов приняты токарные, шлифовальные и шлицефрезерные станки. В соответ­ ствии с расстояниями между центрами указанных групп станков валы разделены по длине на две размерные группы: 150—500 мм и 500—1000 мм.

Типы валов определяются совмещением видов и размерных групп.

Типовые валы обозначаются трехзначными цифрами, в которых первая обозначает вид, вторая — размерную группу, третья — порядковый номер типа в данном виде.

В табл. 18 показана построенная по тем же принципам класси­ фикация деталей класса зубчатых колес, подкласса цилиндриче­ ских зубчатых колес 2—3-го классов точности, наружного зацеп­ ления, с прямым или спиральным зубом, модулем 1—5 мм и

наружным диаметром до 300 мм, также разработанная в ЭНИМСе. Колеса указанных характеристик составляют свыше 90% всех цилиндрических колес, применяемых в машиностроении.

Как и в предыдущем случае, все детали данного подкласса разбиты на виды, размерные группы и типы.

Виды определяются важнейшими обрабатываемыми поверх­ ностями, характерными для зубчатых колес данной размерной группы (наличие или отсутствие ступицы, число венцов и т. п.), влияющими на общий план и содержание обработки колеса. Вспомогательные поверхности, не влияющие на общий порядок обработки зубчатого колеса (наличие тех или иных выточек и уступов, резьбовых или гладких мелких отверстий и т. п.), при определении вида во внимание не принимаются.

Размерные группы определяются не только размерными ря­ дами, принятыми в типаже станков, но зависят также и от вида принятой заготовки (пруток, штучная заготовка).

Типы и в этом случае определяются совмещением видов и раз­ мерных групп и характеризуются размерно-технологическими

параметрами d; и др.^, влияющими на технологический

вариант изготовления колес и выбор типоразмера оборудо­ вания.

В классификации также учитывается форма посадочных отвер­ стий зубчатых колес.

Разработка типовой технологии в условиях завода должна проводиться для двух ее вариантов: оперативный вариант, со­ ставленный исходя из наличного оборудования и условий завода, и перспективный — учитывающий все возможности современных методов обработки, новейшего оборудования и новых прогрес­ сивных методов организации производства (создание технологи­ ческих участков производства зубчатых колес, валов, втулок и т. п., уровень технологии которых может быть значительно повышен).

Документация типовых технологических процессов включает в себя классификатор деталей и типовые процессы обработки.

Карты типовых процессов составляются на тип. Они могут иметь две разновидности: обычные типовые карты, включающие перечень операций и оборудования с указанием числа установок и краткого порядка выполнения работы и карты нормального процесса (чаще всего составляющиеся на нормализованные или даже тестированные детали), построенные для типа деталей, отличающихся только размерами, при тождественной форме. Типовой процесс для таких деталей совершенно одинаков и часто оформляется в виде технологических карт (слепышей). Подоб­ ные карты составляются для простейших по конфигурации дета­ лей типа колец, крепежа, арматуры, режущего инструмента и т. п. Такие карты содержат подробные данные о технологическом про­

и качество поверхности, материал, последовательность и содер­ жание операций и переходов, оборудование, приспособление и инструменты (режущие, мерительные и вспомогательные), ре­ жимы обработки (пределы их изменений для разных размеров деталей) и данные по техническому нормированию.

При оформлении указанных карт в виде слепышей конкрет­ ные размеры на кальку не записываются (заменяются черным квадратом).

Синьки, снятые с этих калек, служат бланками для оформле­ ния операционных карт типовых деталей, которое сводится к про­ становке в них конкретных размеров.

Заполненные карты даются на рабочее место как инструкцион­ ные.

Опыт типизации технологических процессов в условиях многономенклатурного мелкосерийного

крупного машиностроения

Классификация деталей одного из крупных машиностроитель­ ных заводов (36) предусматривает их разделение на три вида (детали вращения, плоскостные детали и многоосные детали), подразделяемые на 31 класс. В свою очередь, классы делятся на группы и типы. Так, например, класс валов подразделяется

На 20 гр уп п ( в зависимости 6т Чйсла ступеней вала) и на 30 ти­

пов (в зависим ости от их размеров).

Все детали завода подразделяются на нормализованные, не­ нормализованные (общего назначения) и специальные.

Удельный вес трудоемкости нормализованных деталей в об­ щей номенклатуре составляет 30%, а трудоемкость разработки технологических процессов на эти детали достигает 25%.

Детали общего назначения (валы, шестерни, подшипники, маховики и др.) составляют 65% от общего количества деталей завода, а трудоемкость разработки их технологических процес­ сов составляет 70% от общего объема технологической подготовки. Проведение типизации технологических процессов этих деталей более сложно, но дает больший эффект.

Наибольшую сложность представляет типизация специальных деталей. Их количество в номенклатуре завода сравнительно невелика (4—5%). Однако над составлением технологических процессов для них работает наиболее квалифицированная часть технологов и трудоемкость этой работы может достигать 30% общего времени технологов.

Типовые процессы на нормализованные детали составляются

сэскизами, отдельными переходами и с указанием конкретных размеров деталей в виде таблицы или (для более сложных деталей)

сконкретными размерами для данной детали, проставленными

на карте—слепыше.

При разработке типовых процессов на детали общего назна­ чения предварительно производится классификация и индекса­ ция всех обрабатываемых поверхностей типовых деталей.

Типовой технологический процесс для отдельных типов дета­ лей создается на основе типизации отдельных технологических операций (т. е. на основе типизации обработки определенных типовых сочетаний поверхностей).

При проектировании технологических процессов обработки валков, например для каждого валка, разрабатывается попереходная технология на каждую операцию с необходимым коли­ чеством операционных эскизов.

Таким образом, разработанный типовой технологический про­ цесс состоит из ряда заиндексированных в принятой системе индексации отдельных типовых технологических карт. Индексы этих карт заносятся в классификатор против каждого типа де­ талей в той последовательности, в какой производится механи­ ческая обработка детали.

Когда разработана технология на валки одной группы (напри­ мер, трехступенчатые), при разработке валков другой группы (например, пятиступенчатых) технолог стремится использовать ранее разработанные типовые технологические карты, создавая из их набора новый процесс с минимальной разработкой новых карт. Этот новый процесс, в свою очередь, вносится в класспфи-

катор как типовой технологический процесс на изготовление слег дующего типа валка. Такой путь типизации технологических операций дает возможность распространять в общем технологи­ ческом процессе одинаковые операции на детали целого класса. В результате применяемость одинаковых операций в пределах группы деталей достигает 90%, в типоразмерах — 100%, а в пре­ делах класса — 70 %.

При этом для класса валов оказалось достаточно 55—60 ти­ повых технологических операционных карт.

Разработанные операционные типовые карты—слепыши пе­ чатаются в типографии и вместе с классификатором передаются для использования в технологические бюро ОГТ. Один экземпляр классификатора передается в ОГК для дальнейшей отработки типовых конструкций и сокращения их номенклатуры.

Кроме типизации деталей, на заводе осуществлена типизация технологических операций для отдельных видов оборудования (типизация обработки отдельных поверхностей). Типизированы операции сверления, долбления, зубонарезания, шлифования, протягивания, занимающие в общем объеме индивидуального производства около 20%. При этом 13 типовых карт охватило все виды зуборезных работ завода.

Проведенная работа повышает технологический уровень вы­ полнения типовых операций, устанавливает режимы работы, дает материалы для технического нормирования и значительно сокращает текущую работу технологов.

Типизация технологических процессов в условиях серийного и крупносерийного производства

Наибольшее повышение производительности обработки дета­ лей дает типизация технологических процессов при сравнительно крупных масштабах выпуска, когда обработка деталей одного типа на длительный период загружает выбранное оборудование и создает предпосылки для использования наиболее производи­ тельных методов обработки и станков.

На заводах крупносерийного производства создаются авто­ матические и поточные линии для обработки типовых деталей (автоматические линии по обработке валов на станкостроительных заводах, автоматические линии по производству ватерных колец на заводах текстильного машиностроения, по производству сверл, метчиков, крепежа и нормализованных деталей).

В условиях серийного производства типовые процессы разра­ батываются с учетом принятой классификации деталей, масшта­ бов производства и вида термообработки деталей. В них учиты­ ваются все характерные операции, выполняемые при обработке деталей рассматриваемого типа. При разработке технологиче­ ского процесса конкретной детали данного типа может оказаться, что часть операций, указанных в типовых процессах, отпадает,

и, наоборот, могут быть добавлены другие операции, не являю­ щиеся типовыми. Выполнение рекомендуемых процессов преду­ сматривает применение высокопроизводительных режущих ин­ струментов и технологической оснастки.

Рекомендуемые в типовых процессах комплекты станков обес­ печивают возможность осуществления на них наиболее совершен­ ных, проверенных методов обработки соответствующих групп деталей. Так, например, при обработке зубчатых колес по клас­ сификации ЭНИМСа [49] характерными считаются следующие операции.

1. Обработка наружных поверхностей колес во всех видах производства, за исключением мелкосерийного, осуществляется на многорезцовых одноили многошпиндельных полуавтоматах. Вертикальные одноили многошпиндельные полуавтоматы реко­ мендуются для массового и крупносерийного производства. При серийном производстве рекомендуются одношпиндельные полу­ автоматы. В отдельных случаях, когда это позволяют вид колеса и характер производства, обработка наружного контура совме­ щается с обработкой отверстия.

2. Чистовая обработка базового отверстия у колес диаметром до 80 мм осуществляется протягиванием; обработка гладкого отверстия в колесах, изготовляемых из прутка, или в условиях мелкосерийного производства совмещается с обработкой наруж­ ной поверхности.

3. Обработка зубьев до закалки осуществляется, как правило, по фрезерно-шевинговальному варианту, т. е. получистовое зубофрезерование, зубозакругление (по необходимости) и шевинго­ вание. Исключением является обработка:

а) венцов, не имеющих выхода для фрезы (такие венцы обра­ батывают долблением и шевингованием);

б) в мелкосерийном производстве колес, закаливаемых при нагреве в камерных печах; в этом случае зубья открытых (имею­ щих выход для фрезы) венцов фрезеруют под последующее (после термообработки) шлифование, а зубья закрытых венцов подвер­ гают черновому и чистовому долблению с последующей (после термообработки) притиркой.

Типовые технологические процессы автоматизированного про­ изводства деталей предусматривают применение переналаживае­ мых автоматических линий, т. е. линий, состоящих из таких комплексов оборудования, которые позволяют осуществлять бы­ струю переналадку с обработки детали одного типоразмера на обработку детали другого типоразмера в пределах одного или нескольких видов.

Рекомендуемые комплекты станков для автоматических ли­ ний включают станки общего назначения, необходимые для обра­ ботки всех деталей данного типа (или нескольких типов), а также узкоспециальные станки, используемые только для обработки

рассматриваемой конкретной типовой детали, а при обработке других деталей данного вида ненужные.

К станкам общего назначения относятся, например, токарнокопировальные, круглошлифовальные, шлицеобрабатывающие — в линиях для обработки валов, и токарно-многорезцовые, протяж­ ные, зубсобрабатывающие — в линиях для обработки цилиндри­ ческих зубчатых колес.

К узкоспециальным станкам относятся, например, станки для сверления радиальных отверстий в валах или зубчатых ко­ лесах, станки для снятия лысок и др. Из числа станков общего назначения выбирают типовые, допускающие возможность их использования как в автоматической линии, так и вне ее. Такой подбор станков общего назначения позволяет использовать в ли­ ниях недорогие серийно выпускаемые станки, что значительно удешевляет стоимость линий, делает их более рентабельными и позволяет эффективно использовать их при изготовлении дета­ лей малыми сериями.

Комплекты оборудования для автоматических линий, пред­ назначенных для обработки деталей одного типа, могут быть различными в зависимости от заданной программы [49].

Большой производственный эффект приносит типизация тех­ нологических процессов в условиях авиационной промышлен­ ности. В этой отрасли промышленности имеется большое коли­ чество типовых и нормализованных деталей, что делает возмож­ ным и экономически оправданным перенесение в эту область серийного производства методов высокопроизводительного авто­ матизированного массового производства. В авиационной промыш­ ленности имеется 80—85% типовых деталей, повторяющихся с незначительными изменениями в различных типах машин, 8—10% нормализованных деталей, отличающихся постоянством формы и размеров, и только 5—10% уникальных деталей, харак­ терных для данного изделия. Создание типовых процессов в этих условиях позволяет осуществить организацию не только поточных, но и автоматических линий с применением самого совершенного высокопроизводительного оборудования и специальной оснастки.

Типовой технологический процесс разрабатывается на деталь — типовой представитель. Этот типовой процесс оснащается типо­ вым переналаживаемым оборудованием (основанном на широком применении агрегатных станков) и специальной оснасткой; раз­ рабатываются режимы обработки и соответствующие нормативы.

При смене изделия или когда надобность в данной конструкции оснастки отпадает, она разбирается и ее нормализованные детали и узлы сдаются на склад для повторного использования.

Агрегатные станки при этом также разбираются на стандарт­ ные нормализованные элементы (силовые головки, станины, столы, стойки колонны, шпиндельные коробки и т. п.), из которых соз­ даются новые компоновки.

Создание подобных «обратимых» конструкций технологической оснастки и оборудования позволяет увеличить удельный вес специализированного металлорежущего оборудования в серийных цехах, применяющих типовые технологические процессы, до 40% от общей численности станочного парка, создавая при этом поточ­ ные и автоматические линии.

Такое увеличение специализированного оборудования при­ водит к снижению трудоемкости механической обработки на 40— 50%, к сокращению производственных площадей на 25—30% и на 35—40% снижает затраты производства на оснащение спе­ циальными станочными приспособлениями.

Рассмотрение примеров типизации технологических процес­ сов в отечественной промышленности показывает, что во всех случаях типизация создает следующие преимущества:

1)сокращает цикл и трудоемкость технологической подготовки производства, а следовательно, и количество потребных работ­ ников;

2)сокращает количество документации в производстве;

3)создает условия для систематизации и обобщения произ­ водственного опыта предприятий и использования лучшего опыта для обработки деталей;

4)создает условия для широкого применения в условиях серийного производства наиболее передовых и совершенных тех­ нологических процессов, взамен многообразных процессов, ос­ нованных на личном опыте и привычках отдельных техно­ логов;

5)при достаточно больших объемах выпуска типовых деталей создает условия для применения высокопроизводительного пере­ налаживаемого и специального оборудования и технологической оснастки, создания поточных и автоматических линий и значи­ тельного повышения производительности и экономичности серий­ ного производства;

6)создает условия для кооперирования производства и спе­ циализации отдельных цехов и предприятий на изготовлении типовых деталей и узлов (в масштабе завода, отрасли, страны);

7)создает условия для улучшения постановки технического нормирования на предприятиях серийного производства.

Крупным недостатком существующей системы типизации тех­ нологических процессов является то, что при разработке типовых технологических процессов не учитывается загрузка оборудова­ ния, что лишает эти процессы необходимой на производстве гиб­

кости и подчас делает их нереальными.

В условиях предприятия с мелкосерийным производством общего машиностроения и приборостроения, когда в каждом типе деталей насчитывается всего несколько наименований деталей, выпускаемых в малом количестве, типизация технологических процессов не приносит практической пользы для производства

деталей в цехе: ни поточных линий, ни высокопроизводительных станков или приспособлений здесь применить не удается, так как они не могут быть достаточно загружены. Ее роль ограни­ чивается систематизацией опыта и созданием руководящих мате­ риалов, являющихся источником повышения квалификации тех­ нологов и способствующих повышению качества технологического проектирования.

23. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ

Сущность групповой обработки деталей

В условиях индивидуального, мелкосерийного и серийного производств широкое применение находит метод групповой об­ работки деталей.

Метод групповой обработки, подробно разработанный в трудах проф. С. П. Митрофанова [32, 33 и др. ], является дальнейшим развитием идей типизации технологических процессов.

В основу групповой обработки деталей, так же как и при типи­ зации технологических процессов, принимается технологическая

от классификации деталей, необходимой при типизации техно­ логических процессов.

Если при типизации технологических процессов в общий класс объединяются детали по принципу общности их конфигурации, технологического маршрута и общности содержания отдельных операций, то при групповой обработке «под классом понимается совокупность деталей, характеризуемая общностью типа оборудо­ вания, необходимого для получения или обработки детали в це­ лом или отдельных ее поверхностей» [32].

Таким образом, при групповой обработке создаются классы

на станках-автоматах, а также получаемые литьем, холодной и горячей штамповкой и т. п.).

Создание классов является предварительным этапом подго­ товки групповой обработки. Основной задачей этой подготовки является формирование групп.

«Основным признаком для объединения деталей в группы по отдельным технологическим операциям является общность обрабатываемых поверхностей или их сочетаний» [32, 33].

В связи с тем, что из большого числа отдельных поверхностей при их различных сочетаниях может быть образована разнообраз-

пая конфигурация деталей, в состав группы могут и часто действи­ тельно включаются детали различной конфигурации (рис. 152). В этом смысле понятие группы значительно шире понятия типа деталей, являющегося основой построения типового процесса. Как известно, под типом понимается совокупность конструктивно подобных деталей, отличающихся только размерами; детали од­ ного типа имеют одинаковый технологический маршрут и одина­ ковое содержание отдельных операций, что не является обяза­ тельным для группы деталей.

Рис. 152. Группа деталей, обрабатываемых с одной наладки

При формировании группы деталей учитываются следующие признаки:

1)общность элементов, составляющих конфигурацию детали,

аследовательно, и общность поверхностей, подлежащих обработке (цилиндрическая наружная, цилиндрическая внутренняя, кони­ ческая поверхность, фаски, резьба, канавка, торцовые поверх­ ности и т. п.);

2)точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей;

3)однородность заготовки и обрабатываемого материала, по­ зволяющая осуществление обработки одинаковыми методами и общими режущими инструментами;

4) близость размеров деталей, позволяющая осуществлять их обработку на одном и том же оборудовании в однотипных приспособлениях (на групповых, переналаживаемых приспособле­ ниях);

5) серийность выпуска деталей и трудоемкость их обработки на существующую программу.

Групповая обработка может ограничиваться построением от­ дельных групповых операций (заготовительные операции, станоч­ ная обработка, отделочные операции и др.), а также может приме­ няться для построения группового технологического процесса обработки деталей в целом.