Технологический процесс

До сих пор мы рассматривали  типизацию технологических процессов  в применении к деталям. Но типизация  может проводиться вместе с тем  и по линии разработки руководящих  положений на отдельные операции, так как в деталях, относящихся  к различным классам, нередко  встречаются операции, тождественные  по своим задачам. Например, операция нарезания зубьев относится к  классу шестерен и классу валов. В  обоих случаях методы нарезания  имеют большое сходство. Долбление  шпоночных пазов относится к  всевозможным деталям: маховикам, блокам, шестерням, рычагам и другим, хотя во всех случаях характер операций остается одинаковым.

В единичном машиностроении разработка типовых технологических  процессов на отдельные операции, так же как и на целые детали, не может быть доведена до конкретных деталей. Она выливается в форму  технологических инструкций, устанавливающих: классификацию методов установки  крепления и выверки деталей; применяемый при обработке инструмент и методы его установки и выверки; назначение станков; порядок выполнения контроля и т. п.

Классификация методов установки  и крепления деталей определяет порядок применения того или иного  метода в зависимости от конструкции  деталей, их размера и точности обработки. Это позволяет повысить качество обработки и сократить номенклатуру применяемой оснастки.

На крупных заводах  тяжелого машиностроения часть номенклатуры машин закрепляется в программе  выпуска на несколько лет, достигая ежегодной серии 10—15 шт. Среди подобных встречаются машины разных типоразмеров, но с одной и той же кинематической схемой, одинаковой для машин всех размеров. Поэтому некоторые детали и узлы подобных машин имеют сходные, а иногда и унифицированные конструкции, отличающиеся друг от друга лишь своими размерами. Это обстоятельство способствует созданию типовых технологических процессов на такие машины.

Необходимо отметить, что  разработка типовой технологии на машины не может рассматриваться самостоятельным  направлением типизации, поскольку  конечным результатом работы является создание технологических процессов  на детали.

Развитие работ по типизации  технологических процессов уже  в настоящее время позволяет  на ряде заводов охватывать типовой  технологией до 74—75% всех наименований деталей.

Таким образом, конструктивная нормализация и типизация технологических  процессов, групповой запуск создают  повторяемость деталей на станках  и открывают широкие возможности  по использованию методов серийного  производства в технологии тяжелого машиностроения.

Проектирование  технологических процессов

Для системного анализа технологических  процессов в машиностроении необходимо установить: номенклатуру элементов; состав элементов каждого типа; набор  свойств этих элементов.

Процессы, в том числе  и технологические, представляют собой  класс технических систем, отличительной  особенностью которых является существенная зависимость от времени. Можно предложить следующую иерархическую классификацию  элементов технологических процессов: план обработки, этап обработки, операция, переход, ход. План обработки складывается из этапов, этапы из операций, операции из переходов, которые формируются  из рабочих и вспомогательных  ходов. Перед началом формирования плана необходимо выбрать вид  заготовки и ее свойства, из которых  для проектирования ТП важнейшими являются квалитет точности размеров, припуски и напуски.

Этап обработки представляет собой последовательность операций, принадлежащих к одному технологическому методу и обеспечивающих одинаковое качество обработки. Полный набор этапов, из которых складывается план обработки, зависит от конкретных условий, однако при этом можно выделить следующую  базовую совокупность: термический 1 (улучшение, старение); обработка баз; черновой; получистовой; термический 2 (закалка или улучшение); чистовой; термический 3 (азотирование или старение); отделочный; покрытий; доводочный (получение  шероховатости до Ra=0,02).

Типаж операций и переходов  определен в соответствующих  классификаторах, а состав основных свойств — в стандартах ЕСТД.

Проектирование ТП на уровнях  формирования последовательности этапов, операций и переходов складывается из двух фаз: структурного и параметрического синтеза. Структурный синтез должен установить последовательность элементов  на соответствующем уровне. Задача параметрического синтеза заключается  в формировании свойств элементов, включенных в технологический процесс. Основными операциями параметрического синтеза являются выбор средств  технологического оснащения (станков, приспособлений, инструмента) и нормирование, включающее расчет режимов обработки.

Источник информации и  степень инвариантности знаний структурного синтеза определяются иерархическим  уровнем решаемой проблемы: проектирование маршрута изготовления детали (набора этапов и операций) или проектирование операционной технологии (набора переходов  обработки КТЭ). В первом случае знания существенно зависят от организационно-технической  структуры предприятия и его  традиций. Эти знания индивидуальны  для каждого предприятия. Во втором случае знания черпаются из справочников, методических пособий и нормативных  материалов. Знания этого уровня относительно инвариантны и могут с минимальными изменениями использоваться на различных  предприятиях.

Автоматизация - закономерный процесс развития общественного  производства

Автоматизация производства на предприятии представляет собой  самостоятельную комплексную проблему. К ее решению подталкивает вселяющая  страх мировая конкуренция, которая как удав сжимает предприятия, понуждая их принимать соответствующие меры. Автоматизация создает возможности для улучшения условий и подъема плодотворности труда, роста качества продукции, сокращения потребности в рабочей силе и в систематическом повышении дохода, что позволяет изменить тенденцию развития, сохранить старые и завоевать новые рынки и таким образом вырваться из объятий удава.

Без сомнения автоматизация  не является новым направлением, в  широком смысле этого слова, появление  автоматизации относится ко времени  промышленной революции. Тогда машины значительно повысили эффективность  труда рабочих. Развитие автоматизации  характеризуется рядом крупных  достижений. Одним из первых было внедрение  взаимозаменяемости в производстве, следующим - сборочные конвейеры  Генри Форда. Подлинную революцию  в автоматизации производства произвели  промышленные роботы и персональные компьютеры.

Конечно, автоматизация не единственный способ выйти победителем  в конкурентной борьбе. Большие возможности  таятся в стимулирующей роли заработной платы. Другим оружием в этой борьбе является участие рабочих в управлении производством и повышении качества продукции. Уместно напомнить здесь  японские «кружки качества», которые  распространились по всему миру и  затрагивают теперь не только вопросы  качества, но и снижения стоимости выпускаемой продукции, обеспечения техники безопасности и другие направления. Однако автоматизация является доминирующим средством в достижении успеха в условиях глобализации международных экономических отношений.

На пути автоматизации  стоят неблагоприятные аспекты  и подводные камни, которые необходимо учитывать. Приступающие к автоматизации  следует, прежде всего, уяснить что, заниматься проблемами автоматизации  нельзя без предварительной подготовки предметов торговли, технологии и  в целом предприятия. Тщательная проработка конструкции предмета торговли, оценка стабильности технологии и надежности, имеющегося на производстве парка оборудования позволяет извлечь наибольшую пользу от применения в производстве промышленных роботов. Предварительная проработка конструкции, анализ и совершенствование  предмета торговли и процесса могут  быть настолько эффективными, что, в  конечном счете, позволяют исключить  необходимость применения роботов  или другого автоматизированного  оборудования

Уровни автоматизации

Уровень и способы автоматизации  зависят от состава Рабочих мест, оснащенности их техническими средствами и серийности выпускаемой продукции. Условно все Рабочие места  можно разделить на три группы.

К первой группе относятся  Рабочие места, на которых выполняются  работы вручную, а рабочие, занятые  при машинах и механизмах, выполняют  только функции по обслуживанию машин  и механизмов. В этой группе объединяются рабочие, которые не ведут технологические  процессы, а занятые постоянно  только загрузкой и выгрузкой  предметами труда машин и механизмов.

Сюда относятся профессии  аккумуляторщиков, такелажников, другие профессии рабочих, выполняющих  работу вручную более 50% времени, а  также рабочие, выполняющие работу при помощи простейших инструментов, наладчики, слесари и ремонтники.

Ко второй группе относятся  Рабочие места, на которых выполняются  работы механизированным способом при  помощи машин, станков и механизмов. К рабочим выполняющим работу механизированным способом относятся, работающие при помощи машин и механизмов, аппаратов и механизированных инструментов, приводимых в действие паром, электрическими, пневматическими, гидравлическими и т.п. приводами, а также осуществляющие наблюдение за действием машин и механизмов.

В этом случае рабочие выполняют  работу на оборудовании (включая аппаратные процессы с ручным управлением цикла  обработки) с помощью исполнительских  механизмов. При непосредственном участии (включая управление исполнительным механизмом) рабочего осуществляется выполнение всех переходов (операций) по воздействию на предмет труда. Кроме этого сюда относятся операции по перемещению исполнительного  механизма к предмету труда или  наоборот, перемещение предмета труда  к механизму с приложением  физического усилия (например, ручной подвод исполнительного механизма  к обрабатываемому предмету, обработка  с ручной подачей и т.д.); управление исполнительным механизмом оборудования без непосредственного приложения физических усилий для изменения  формы или размера, обрабатываемого  предмета труда (например, обработка  деталей инструментом с самоходной подачей суппорта к предмету труда);

При этом уровне механизации  выполняется также настройка  оборудования, предметов торговли или  приборов, при помощи электронных  и радиоизмерительных приборов, установок, стендов. Как правило, это рабочие, занятые загрузкой (выгрузкой) вручную  или с помощью простейших механизмов (пинцет, присоска и т.д.) оборудования и машин. Они производят дальнейшую технологическую обработку предметов  торговли (разварку, посадку, сборку, герметизацию, травление, измерение и т.д.) Выполнение технологической операции в этом случае производится при воздействии рабочего любой профессии на соответствующие механизмы управления машин, станков или оборудования.

На этом уровне механизации  заняты рабочие таких профессий  как аппаратчики всех профилей, водители, машинисты, станочники и операторы  всех специальностей, занятые загрузкой  оборудования вручную, гальваники, испытатели, измерители, кладовщики на комплексно-механизированных складах, лаборанты, занятые работой  на оборудовании, контролеры на испытательных  операциях, электромонтеры по обслуживанию оборудования и другие.

К третьей группе относятся  Рабочие места, на которых технологические  операции выполняются в автоматическом режиме. Автоматизация имеет целью  исключить последовательно различные  функции, выполняемые рабочими из первой и второй групп. Различают пять уровней  автоматизации.

Первый уровень автоматизации  характеризуется тем, что автоматизируется цикл обработки предмета торговли. В автоматическом режиме осуществляется управление последовательностью и  характером движений рабочего инструмента  для получения заданной формы, размеров и качественных характеристик обрабатываемой детали. Наиболее полное воплощение автоматизация  этого уровня получила в станках  с числовым программным управлением (ЧПУ). При этом обеспечивается возможность  оптимально осуществлять функции управления для широкой номенклатуры деталей. Значительно возрастает плодотворность труда по сравнению со станками, имеющими ручное управление, существенно  повышается качество продукции.

В этом случае рабочие выполняют  работу на оборудовании, включая аппаратные процессы с автоматическим циклом обработки, на котором без непосредственного  участия человека автоматически  и полуавтоматически осуществляется выполнение переходов и операций по непосредственному воздействию на предметы труда. Рабочий может осуществлять следующие действия: установку и снятие предметов труда или заполнение предметами труда и необходимыми материалами загрузочных устройств; пуск и установку оборудования; активное наблюдение за работой оборудования; контроль обработки; смену инструмента, наладку и под наладку оборудования; удаление отходов в пределах Рабочего места.

Второй уровень автоматизации  предполагает автоматизацию постановки и снятия деталей со станка, то есть загрузку оборудования. Такой уровень  автоматизации позволяет рабочему обслуживать несколько технологических  единиц оборудования, таким образом  перейти к многостаночному обслуживанию. В качестве загрузочных устройств  широко используются промышленные роботы. Они отличаются большой универсальностью и быстротой переналадки.

Второй уровень автоматизации, как правило, обеспечивается созданием  роботизированных технологических  комплексов (РТК). В них робот может  обслуживать как один так и группу станков или оборудования.