Технологический процесс изготовления, обработки и производства деталей

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Изучение основных технологических процессов на рабочих местах

1.1 Производственный и технологический процессы

Каждое промышленное предприятие является единым производственно-техническим организмом, который определяется общностью назначения продукции и процессом ее производства.

Основу деятельности каждого предприятия составляет производственный процесс -- процесс воспроизводства экономических благ. Производственный процесс является основой деятельности предприятия. Он представляет собой совокупность действий, в результате которых исходные материалы и полуфабрикаты пре­вращаются в готовую продукцию, соответствующую своему назначению.

В каждый производственный процесс входят основные и вспомогательные технологические процессы.

Процессы производства, обеспечивающие превращение сырья и полуфабрикатов в готовую продукцию, называются основными.

Вспомогательные процессы обеспечивают изготовление продукции, используемой для обслуживания основного производства.

По своему характеру технологические процессы бывают синтетические, при которых из различных видов сырья и материалов изготавливают один вид продукции; аналитические, когда многие виды продукции изготавливаются из одного вида сырья или материала; прямые, когда осуществляется производство одного вида из одного вида материалов или сырья.

Кроме того, различают технологические процессы с преобладанием физических и химических методов.

Преобладание на предприятии какой либо из перечисленных разновидностей процессов оказывает влияние на его структуру. При синтетических процессах идет начальная обработка сырья и материалов, постепенно переходит в более узкий круг обрабатывающих звеньев и завершается одним звеном.

При аналитических процессах один заготовительный цех передает свои полуфабрикаты в несколько обрабатывающих цехов, специализированных на изготовлении различного рода продукции.

При прямом процессе производства создается одна цепочка от начала и до конца процесса производства.

Основной частью производственного процесса является технологический процесс, который непосредственно связан с последовательным изменением состояния сырья и материалов и превращением их в продукт производства.

Разнообразие продуктов производства, видов сырья, оборудования, методов изготовления определяют и различие технологических процессов. Технологические процессы различаются:

по характеру изготавливаемой продукции;

по применяемым методам и способам производства;

по используемому сырью;

по организационному построению;

другое.

В зависимости от вида преобладающих затрат различают материалоёмкие, трудоемкие, капиталоемкие, энергоемкие техноло­гические процессы.

В зависимости от вида применяемого труда они могут быт ручные, машинно-ручные, автоматизированные.

Ручные процессы трудоемкие, они вытесняются машинными и автоматическими. Механизация освобождает рабочего от нeпосредственного физического труда, автоматизация облегчает также функции управления и контроля.

Под циклом технологического процесса понимается постоянно повторяющаяся с каждой единицей продукции часть производственного процесса.

Циклическая часть процесса может осуществляться периодически или непрерывно, соответственно выделяют периодические непрерывные технологические процессы.

1.2 Технологическая документация

Технологическая документация - комплекс графических и текстовых документов, определяющих технологический процесс получения продукции, изготовления (ремонта) изделия и т. п., которые содержат данные для организации производственного процесса (см. Технология).

В машиностроении государственными Стандартами установлена Единая система технологической документации (ЕСТД), являющаяся составной частью Единой системы технологической подготовки производства (См. Технологическая подготовка производства) (ЕСТПП). ЕСТД определяет взаимосвязанные правила и положения о порядке разработки, оформления, комплектации и обращения Т. д., разрабатываемой и применяемой всеми машиностроительными и приборостроительными предприятиями. Основное назначение стандартов ЕСТД -- установление на всех предприятиях единых правил оформления и ведения Т. д. ЕСТД обеспечивает стандартизацию обозначений и унификацию документации на различные виды работ. ЕСТД предусматривает также возможность взаимообмена между предприятиями технологическими документами без их переоформления, что обеспечивает стабильность комплектности документации, исключающую повторную разработку и выпуск документов разными предприятиями.

Технологические документы общего назначения -- маршрутные, эскизные, комплектовочные карты (технологические карты); технологические инструкции; ведомости расцеховки, оснастки и материалов -- составляются на работы всех видов.

Маршрутная карта -- основной технологический документ, разрабатываемый на всех стадиях составления рабочей документации, содержит описание технологического процесса изготовления (ремонта) изделия по всем операциям в определённой последовательности с указанием оборудования, оснастки, материалов, трудовых затрат и т. п. В карте эскизов технология изготовления изделия отражается графически (в виде эскизов). В комплектовочную карту вносятся данные о деталях, сборочных единицах и материалах. В технологической инструкции описываются приёмы работы или методы контроля технологического процесса, правила пользования оборудованием или приборами, меры безопасности и т.п. В ведомости расцеховки приводятся данные о маршруте прохождения изделия по цехам предприятия. Ведомость оснастки содержит перечень приспособлений и инструментов, необходимых для изготовления изделий. Ведомость материалов является подетальной и сводной ведомостью норм расхода материалов.

Кроме документации общего назначения, на определённые виды работ составляются специализированные документы -- операционные карты, в которых технологический процесс делится на операции, и технологические карты по видам работ (изготовление отливок, раскрой материалов, разметка и т. п.).

1.3 Машиностроительное производство и его характеристики

Различают три вида производства: единичное, серийное и массовое. Следует отметить, что на одном и том же предприятии и даже в одном и том .цехе могут быть различные виды производства. Так, например, на предприятиях тяжелого машиностроения, выпускающих изделия единичного производства, мелкие детали, требующиеся в большом количестве, могут изготовляться по принципу серийного или даже массового производства.

Единичным называют такое производство, при котором выпуск каждого наименования изделий производится в очень небольших количествах.

Для единичного производства характерны следующие основные технологические признаки: применение универсального оборудования, применение универсальных приспособлений и стандартного режущего инструмента; разработка технологических процессов, как правило, по наиболее простым формам (маршрутные карты); расстановка станков группами по типам и размерам; применение пригоночных работ при сборке; высокая квалификация рабочих и др.

Серийным называется производство, при котором изготовление изделий данного наименования периодически повторяется.

В зависимости от величины партии или серии различают мелко-, средне- и крупносерийное производство.

Основные технологические признаки серийного производства:

- проведение на одном рабочем месте одной или нескольких операций;

- обработка заготовок по технологическому процессу, разделенному на отдельные операции;

- применение универсального оборудования, специальных и специализированных станков для изготовления основных деталей;

- расстановка оборудования соответственно технологическому процессу обработки деталей с учетом характерных направлений грузопотоков;

- широкое применение специальных приспособлений и инструментов;

- различная квалификация рабочих;

- взаимозаменяемость и в связи с этим небольшой объем пригоночных работ.

Массовым называется такое производство, при котором одинаковые изделия изготавливают в большом количестве в течение длительного времени. Производство, при котором операции обработки заготовок (или сборки машин) закреплены за рабочими местами, расположенными в порядке выполнения операций, а обрабатываемые заготовки или собираемые узлы машин последовательно перемещаются с одного рабочего места на другое, называется поточным. В основу массового производства положены следующие основные технологические признаки:

- закрепление за каждым рабочим местом одной постоянно повторяющейся операции;

- обработка заготовок и сборка машин по непрерывно поточному методу;

- широкое применение агрегатных, автоматических и специальных станков, а также автоматических линий;

- расстановка оборудования соответственно технологическому процессу обработки деталей; высокая степень оснащенности специальными приспособлениями, инструментами и автоматическими измерительными устройствами; полная взаимозаменяемость;

- невысокая квалификация рабочих на операционных станках;

- технология механической обработки деталей в автоматизированном производстве.

В условиях автоматизированного производства от каждой операции зависит надежность работы всей линии, поэтому здесь нет главных и второстепенных операций. В автоматизированном производстве все элементы технологического процесса -- подача заготовки, ее ориентирование и закрепление, обработка, снятие готовой детали, контроль, межоперационное транспортирование и т. п. -- решаются комплексно. Как правило, почти все технологические процессы, изготовления деталей в неавтоматизированном производстве при переходе к автоматизированному требуют коренной переработки.

Основными отличительными особенностями технологии автоматизированного производства являются: применение экономической заготовки, высокая степень концентрации операций, применение высокопроизводительных режущих инструментов с высокой стойкостью, синхронизация технологических операций, высокая стабильность технологических процессов, меньшая трудоемкость и сокращенный цикл изготовления детали, высокое качество готовых деталей. Технологические процессы, разработанные для автоматических линий, дают значительный экономический эффект за счет увеличения производительности труда, повышения качества продукции, ее стабильности, сокращения длительности производственного цикла, облегчения условий труда и др.

2. Технологическое обеспечение качества изделий

2.1 Качество продукции и показатели качества

Качество - понятие многоплановое, обеспечение его требует объединения творческого потенциала и практического опыта многих специалистов. Проблема повышения качества может быть решена только при совместных усилиях государства, федеральных органов управления, руководителей и членов трудовых коллективов предприятий. Важную роль в решении этой проблемы играют потребители, диктующие свои требования и запросы производителям товаров и услуг.

Качество продукции - совокупность свойств товара, обусловливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением. Оно фиксируется на конкретный период времени и изменяется при появлении более прогрессивной технологии. Качество продукции в условиях современного производства - важнейшая составляющая эффективности, рентабельности предприятия, поэтому ему необходимо уделять постоянное внимание.

Заниматься качеством должны все участники производственного процесса: от директора предприятия - до конкретного исполнителя любой операции. Улучшение качества продукции - важнейшее направление интенсивного развития экономики, источник экономического роста, эффективности общественного производства. В этих условиях возрастает значение комплексного управления качеством продукции и эффективностью производства.

Системы управления качеством, действующие на различных предприятиях, индивидуальны. Тем не менее, мировая наука и практика сформировали общие признаки этих систем, а также методы и принципы, которые могут применяться в каждой из них. Управление качеством - действия, осуществляемые при создании, эксплуатации или потреблении продукции в целях установления, обеспечения и поддержания необходимого уровня ее качества. Управление качеством продукции основывается на стандартизации, которая представляет собой нормативно-техническую основу, определяющую прогрессивные требования к продукции, изготовленной для нужд национального хозяйства, населения, экспорта.

Проблема качества в современных условиях является важнейшим показателем повышения уровня жизни, экономической, социальной, экологической безопасности, а конкурентоспособность - фактором экономической стабильности и устойчивого развития общества.

Целью и задачей данной работы является изучение качества продукции, связанных с ним понятий, факторов, аспектов, и эффективности повышения качества.

Показатели качества: сущность и взаимосвязь.

Для управления качеством продукции и его повышением необходимо оценить уровень качества. Область деятельности, связанная с количественной оценкой качества продукции, называется квалиметрией.

Оценка уровня и качества продукции является основой для выработки необходимых управляющих воздействий в системе управления качеством продукции. Для оценки уровня качества продукции используют показатели качества.

Целью оценки является определение того, какие показатели качества следует выбирать для рассмотрения, какими методами, и с какой точностью определяют их значения, какие средства для этого потребуются, как обработать и в какой форме следует представить результаты оценки.

При определении целесообразности повышения качества продукции важное значение имеет учет показателей качества. От повышения качества по его отдельным показателям зависит объем затрат предприятия, поэтому необходимо учитывать финансовые и производственные возможности предприятия при планировании повышения качества. Одни и те же показатели могут иметь разную степень значимости для предприятия в зависимости от выпускаемой продукции. Показатель качества продукции численно характеризует степень проявления определенного свойства, входящего в состав качества. Качество продукции - совокупность свойств, которые количественно выражаются в показателях качества. Общепризнанной является классификация на десять показателей.

2.2 Уровень качества и надёжность изделия

Качество продукции (товаров) оценивается на основе количественного измерения определяющих ее свойств. В настоящее время современная наука и практика выработали систему количественной оценки потребительских свойств товаров (продукции), которые и дают конечные показатели качества. Достаточно широко распространена оценка свойств предметов (товаров, продукции) по следующим группам, которые дают соответствующие показатели качества:

- показатели назначения товаров (продукции);

- показатели надежности товаров (продукции);

- показатели стандартизации и унификации товаров;

- эргономические показатели товаров (продукции);

- эстетические показатели товаров (продукции);

- показатели транспортабельности товаров (продукции);

- патентно-правовые показатели товаров (продукции);

- экологические показатели товаров (продукции);

- показатели безопасности товаров (продукции).

С помощью указанных показателей качества можно определить уровень качества определенного товара. При этом под уровнем качества товаров (продукции) понимается относительная характеристика качества, являющаяся результатом сравнения совокупности значений показателей качества товара (продукции) с соответствующей совокупностью базовых значений этих показателей. Определение уровня качества товара производится при помощи специальных методов оценки, которых в настоящее время насчитывают три - это дифференциальный метод, комплексный метод и смешанный метод. Причем важно отметить, что метод оценки уровня качества по каждому конкретному виду однородной продукции установлен в соответствующих нормативны документах.

/Показатели надежности отражают важные качественные особенности изделий. К основным свойствам, характеризующим надежность изделия, относятся:

- безотказность (свойство изделия сохранять работоспособность в течение некоторого времени наработки без вынужденных перерывов);

- долговечность (свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания);

- сохраняемость (свойство изделия сохранять обусловленные эксплуатационные показатели в течение и после срока хранения и транспортировки).

Показатели надежности, по существу, дополняют характеристику технического эффекта, так как предопределяют длительность и вероятность или полноту появления этого эффекта при эксплуатации изделия.

Таким образом надежность изделия - свойство, безусловно, одно из важнейших для изделия на всех этапах его жизненного цикла (кроме утилизации). С другой стороны, оно имеет четкую технико-экономическую природу. Необходимая надежность конкретного изделия определяется его назначением, и мера надежности - одна из тех характеристик, за которую платит потребитель. В то же время обеспечение необходимого уровня надежности может быть решено многими техническими приемами, реализация каждого из которых требует определенных затрат. В такой постановке возникает задача технико-экономической оптимизации надежности изделия и затрат на ее обеспечение.

3. Основы проектирования технологического процесса

3.1 Изучение технологического процесса обработки деталей

Технологический процесс механической обработки - это часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров или свойств обрабатываемой заготовки, выполняемая в определенной последовательности. Технологический процесс состоит из ряда операций.

Операцией называется законченная часть технологического процесса обработки одной или нескольких одновременно обрабатываемых заготовок, выполняемая на одном рабочем месте одним рабочим или бригадой. Операция начинается с момента установки заготовки на станок и включает всю последующую ее обработку и снятие со станка. Операция является основным элементом при разработке, планировании и нормировании технологического процесса обработки заготовок. Операцию выполняют за одну или несколько установок заготовки.

Установка - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок. В установке выделяют отдельные позиции заготовки.

Позиция - фиксированное положение, занимаемое закрепленной заготовкой совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.

Технологическая операция может быть выполнена за один или за несколько переходов.

Переходом называется часть операции, которая характеризуется постоянством режущего инструмента, режима обработки и обрабатываемой поверхности. В свою очередь, переход может подразделяться на более мелкие элементы технологического процесса - проходы. В процессе прохода снимается слой материала без изменения настройки станка.

Разработка всех указанных элементов технологического процесса во многом зависит от характера заготовки и величин припусков на ее обработку.

Заготовка - это предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости и свойств материала изготовляют деталь. Заготовки производят в литейных цехах (отливки), кузнечных (поковки, штамповки) или в заготовительных (нарезают из проката). Способ производства заготовок зависит от конструктивных требований к деталям, свойств материала и т.д.

При разработке технологического процесса очень важно правильно выбрать технологические (установочные и измерительные) базы.

Под установочной базой понимают поверхность заготовки, на которой она закрепляется и по которой ориентируется относительно станка и режущего инструмента. Установочная база, используемая на первой операции, называется черновой базой, а база, которая образовалась в результате начальной обработки и используется для закрепления и ориентировки заготовки при дальнейшей обработке - чистовой базой.

Измерительными базами называются поверхности заготовки, от которых производится отсчет размеров при контроле результатов обработки.

При выборе технологических баз руководствуются правилами единства и постоянства баз. Согласно первому правилу в качестве установочных и измерительных баз нужно по возможности использовать одни и те же поверхности. Второе правило требует, чтобы от одной базы обрабатывалось как можно большее число поверхностей. Соблюдение этих правил обеспечивает более высокую точность обработки. За черновую установочную базу обычно принимают ту поверхность, которая в дальнейшем не подлежит обработке или имеет наименьший припуск на обработку. Это позволяет избежать брака из-за недостаточного припуска на эту поверхность.

Поверхности, выбранные в качестве установочных баз, должны позволять надежно закреплять заготовку.

Разработка технологического процесса начинается с анализа исходных данных - рабочего чертежа и размеров партии деталей (количества подлежащих обработке заготовок одного наименования). При этом учитывают наличие оборудования, приспособлений и т. д.

Исходя из рабочего чертежа и размеров партии, определяют род и размеры заготовки. Так, для единичного производства заготовки обычно нарезают из сортового или листового металла (в этом случае слесарь должен определить размеры заготовки с учетом припусков на обработку). При серийном и массовом производстве заготовки, как правило, получают с помощью литья, свободной ковки или штамповки.

Для выбранной заготовки намечают технологические базы: сначала - черновую, затем - базу для чистовой обработки.

На основе типовых технологических процессов определяют последовательность и содержание технологических операций по обработке конкретной детали. Когда последовательность обработки определена и операции намечены, для каждой из них подбирают необходимое оборудование, технологическую оснастку (рабочие и измерительные инструменты, приспособления) и вспомогательные материалы (средства для окраски заготовок при разметке, охлаждающе-смазочные материалы и т.д.).

В случае обработки деталей на станках рассчитывают и назначают режимы обработки. Затем технологический процесс нормируют, т. е. определяют норму времени на выполнение каждой технологической операции.

Государственными стандартами установлена Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП). Основное назначение ЕСТПП - установление системы организации и управления процессом технологической подготовки производства. ЕСТПП предусматривает широкое применение прогрессивных типовых технологических процессов, стандартной технологической оснастки и средств механизации и автоматизации производственных процессов.

3.2 Технологическое оборудование

Металлорежущие станки можно подразделить по ряду признаков. По степени универсальности их делят на: универсальные, специализированные и специальные.

Универсальные станки предназначаются для обработки сходных по конфигурации деталей, размеры которых могут изменяться в широких пределах. При этом на них выполняются самые разнообразные операции. Например, на универсальных токарных станках можно производить обработку наружных и внутренних цилиндрических, конических, фасонных и торцевых поверхностей, нарезание резьбы, сверление, зенкерование и развертывание отверстий.

Специализированные станки используются для выполнения более узкого круга операций. Например, для фрезерования шпонок (шпоночно-фрезерные станки), фрезерования шлицев (шлицефрезерные станки).

На специальных станках обрабатывают детали одного типоразмера. К этим станкам можно отнести станок для нарезания зубчатых реек и др.

По своему устройству металлорежущие станки подразделяются на: автоматические и полуавтоматические.

Автоматическим станком (автоматом) называется станок, в котором автоматизированы все основные и вспомогательные движения, необходимые для выполнения технологического цикла обработки, включая загрузку и выдачу обработанной детали. Обслуживание автомата сводится к периодической наладке, подаче материала на станок и контролю обрабатываемых деталей.

Полуавтоматическим станком (полуавтоматом) называется автоматический станок, в котором часть движений не автоматизирована. В большинстве случаев эти движения, связанные с загрузкой заготовок и снятием обработанных деталей.

Металлорежущим станком с ЧПУ называется станок, управляемый с помощью вычислительных устройств от программы управления, на которую нанесена вся необходимая информация по обработке детали (последовательность обработки, величины перемещений рабочего органа, режимы обработки и т.д.). В соответствии с заданной программой управления станок осуществляет все рабочие и вспомогательные движения рабочего органа для выполнения заданного технологического процесса обработки детали.

Промышленный робот (автоматический манипулятор с программным управлением) является автоматической машиной (стационарной или передвижной), состоящей из исполнительного устройства в виде манипулятора, имеющего несколько степеней подвижности, и перепрограммируемого устройства программного управления для выполнения в производственном процессе двигательных и управляющих функций.

Гибкая производственная система (ГПС) - это совокупность (в равных сочетаниях) оборудования с ЧПУ, роботизированных технологических комплексов, гибких производственных моделей, отдельных единиц технологического оборудования и систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение заданного интервала времени (возможность реализации "безлюдной технологии"), обладающая свойством автоматизированной переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах их характеристик (в зависимости от серийности производства и других факторов).

Гибкий производственный модуль представляет гибкую производственную систему, состоящую из единицы технологического оборудования, снащенную автоматизированным устройством программного управления и средствами автоматизации технологического процесса, автономно функционирующую, осуществляющую многократные циклы и имеющую возможность встраивания в систему более высокого уровня.

Роботизированный технологический комплекс - это совокупность единицы технологического оборудования, промышленного робота и средств оснащения, автономно функционирующая и осуществляющая многократные циклы. На базе перечисленных технических средств могут быть реализованы гибкие производственные системы.

Гибкие производственные системы по организационным признакам могут подразделяться на гибкие автоматизированные участки и гибкие автоматизированные цехи. Наибольшее внимание уделяется гибким автоматизированным участкам, которые представляют собой гибкую производственную систему, состоящую из нескольких гибких производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления, функционирующую по технологическому маршруту, в котором предусмотрена возможность изменения последовательности использования технологического оборудования.

"Безлюдное" (программируемое) производство является новым видом производства и характеризуется малым участием человека в производственном процессе и наличием преимущественно автоматического оборудования и промышленных роботов. Для данного производства коэффициент автоматизации Kа>1. Под Kа понимается отношение объема информации, получаемой и обрабатываемой автоматическими системами производства, к полному объему информации, необходимой для выполнения технологического процесса. Для функционирования "безлюдного" производства в течение длительного времени, например смены, требуется наличие адаптивных технологических и роботизированных систем, диагностических цепей и высокая надежность работы оборудования и систем управления. Имеются сообщения о создании так называемых квазибезлюдных производств, в которых число рабочих по сравнению с традиционным производством уменьшалось в 10-15 раз.

Под программным управлением обычно понимается управление с помощью систем, обеспечивающих быстрый переход на любую программу работы путем набора ее или записи условным кодом на программо-носителе, с помощью которого она вводится в станок.

В качестве носителя программы могут использоваться штекерные панели, перфоленты, магнитные ленты и др. Таким образом, системы программного управления обеспечивают быструю переналаживаемость и требуемую универсальность.

Системы программного управления металлорежущим оборудованием можно подразделять на два основных класса: цикловые (или программно-путевого управления); с числовым управлением.

Цикловая система программного управления (ЦСПУ) характеризуется полным или частичным программированием цикла работы станка и режима обработки. Перемещение использованных элементов регулируется расстановкой передвижных упоров. ЦСПУ является переходной от системы управления с помощью упоров к системам числового программного управления (СЧПУ). Иногда ее называют системной программно-путевого управления. Программа управления в ЦСПУ может вводиться от программо-носителя (перфоленты, перфокарты) или набираться с помощью соответствующих переключателей. Станки с ЦСПУ отличаются простой системой управления, не требуют высококвалифицированного обслуживающего персонала, обладают большей производительностью, чем универсальные станки. Однако они имеют меньшие технологические возможности, чем станки с числовым управлением. Для их переналадки на новый вид деталей затрачивается большее время, чем при числовом управлении. Это время складывается из времени заданий новой программы и времени размерной настройки кулачков, путевых переключателей. Поэтому их разумно использовать при обработке простых деталей с длительностью обработки партии не менее смены Примеры станков с ЦСПУ - токарно-револьверный 1А341Ц вертикально-фрезерный 6530Ц и др.

Цикловая система управления состоит из следующих устройств: задания и ввода программы, управления, исполнительного устройства, контроля окончания отработки этапа программы.

Принцип работы ЦСПУ заключается в следующем. Устройство задания и ввода программы снабжает систему программного управления информацией о цикле. Оно состоит из блока задания программы (обычно штекерная панель) и блока поэтапного ввода программы (обычно шаговый искатель или релейная счетная схема). Устройство управления обеспечивает управление исполнительными элементами, перемещающими рабочие органы станка. Схему устройства управления довольно часто выполняют на электромагнитных реле. Исполнительное устройство обеспечивает отработку заданных программной команд и состоит из исполнительных элементов и рабочих органов станка Устройство контроля окончания отработки этапа программы контролирует окончание предыдущего этапа программы и подает команду на переключение на следующий этап (Окончание отработки этапа программы может контролироваться переключателями, реле времени, реле давления и т.п.).

Под системой числовою программного управления (СЧПУ) станком понимается совокупность специализированных устройств, методов и средств, необходимых для осуществления ЧПУ. Система ЧПУ характеризуется чаще всего программированием цикла, режимов обработки и путем перемещения рабочих органов станка. При этом вся необходимая информация представляется не в виде кулачков, копиров и упоров, а в виде последовательности букв и чисел, нанесенных в закодированном виде (алфавитно-цифровом коде) на программо-носитель.

Системы ЧПУ можно классифицировать по ряду признаков. Для нас наибольшее значение имеет их деление по следующим трем признакам:

- по степени совершенства и функциональным возможностям;

- по виду движения исполнительных механизмов станка, определяемого геометрической информацией в программе;

- по числу потоков информации.

По степени совершенства и функциональным возможностям системы ЧПУ делятся на следующие типы:

- NC (Numerical control) числовое программное управление (ЧПУ) обработкой на станке по программе, заданной в алфавитно-цифровом коде. Эти системы работают по "жесткой логике". Ввод программы в них, как правило, осуществляется с перфоленты;

- HNC (Hand NC) разновидность системы ЧПУ с ручным заданием программы с пульта устройства (на клавишах, переключателях и т.п.);

- SNC (Speiher NC) или MNC (Memory NС) разновидность системы ЧПУ, имеющая память для хранения всей управляющей программы;

- CNC (Computer NC) автономная система ЧПУ станка, содержащая ЭВМ процессор;

- DNC (Direct NC) - система для управления группой станков от ЭВМ, осуществляющей хранение программ и распределение их по запросам от устройства управления станком (у станков могут быть установлены устройства типа NC, SNC, CNС);

Основной частью системы числового программного управления является устройство ЧПУ, относящиеся к тому же типу, что и система.

Устройство ЧПУ типа NC и HNC имеют постоянную структуру, а устройство ЧПУ типа SNC и CNC - переменную. Устройства ЧПУ типа SNC и CNC являются более совершенными. Они строятся на основе микро ЭВМ (типа CNC) или микропроцессоров. Их основные алгоритмы работы задаются программно и могут изменяться для различных применений. В них можно формировать нестандартные циклы обработки, что существенно упрощает подготовку и редактирование программы.

По виду движения исполнительных механизмов станка, определяемого геометрической информацией в программе, системы ЧПУ подразделяются на позиционные, контурные, комбинированные и централизованные.

Позиционная система ЧПУ - это система, обеспечивающая установку рабочего органа станка в позицию, заданную программой управления станком, чаще всего без обработки перемещения рабочего органа станка. Эти системы применяются для управления станками сверлильно-расточной группы.

Контурная система ЧПУ представляет собой систему, которая обеспечивает автоматическое перемещение рабочего органа станка по траектории и с контурной скоростью, заданными программой управления станком. Основной особенностью контурных систем является наличие в каждый отдельный момент времени функциональной зависимости между скоростями перемещения рабочих органов станка по координатным осям. Контурные системы по сравнению с позиционными отличаются большей сложностью и стоимостью. Они в настоящее время являются более распространенными по сравнению с другими и используются чаще всего для управления токарными, фрезерными и другими станками при обработке деталей сложного профиля.

Контурные системы подразделяются на несколько разновидностей новейшей из них, появившейся в конце 70-х годов, является оперативная система ЧПУ, построенная на базе современных ЭВМ. В оперативной системе ЧПУ расчет управляющей программы по минимальному объему исходных данных осуществляется на рабочем месте. Эти системы эффективно используются для управления металлорежущими станками при обработке упрощенной геометрической формы.

Комбинированная система ЧПУ включает в себя контурные и позиционные системы. Используются в основном для управления многооперационными станками (обрабатывающими центрами).

Автоматизированная система централизованного управления - это комплекс металлорежущего оборудования с ЧПУ, связанный единой автоматизированной транспортно-накопительной (транспортноскладской) системой и управляемой от ЭВМ. Эта система используется для управления автоматизированными участками (например, типа АСВ-20, АСВ-21, АСК-10 и др.). В ней можно выделить несколько более простых систем. Одна из них предназначена для управления группой станков с ЧПУ, осуществляющих механическую обработку деталей. Эта система называется системой группового управления, или системой прямого ЧПУ станками, или системой ЧПУ типа DNC.

По числу потоков информации системы ЧПУ подразделяются на разомкнутые, замкнутые, самонастраивающиеся (адаптивные).

Разомкнутые системы ЧПУ (называемые также импульсно-шаговые) характеризуются только одними потоками информации, направляемым от программы управления к рабочему органу станка Перемещения рабочего органа станка при этом не контролируются и не составляются с перемещениями, заданными программой.

Достоинствами таких систем является отсутствие цепей обратной связи, простота конструкции, наличие надежных и быстроходных шаговых двигателей и передачи "винт - гайки - качения", обеспечивающих достаточно высокую точность перемещения рабочего органа станка. Эти системы являются наиболее распространенными и применяются для управления металлорежущими станками малых и средних размеров.

Замкнутые системы ЧПУ характеризуются двумя потоками информации: один поток поступает от программы управления, а второй - от датчика обратной связи. Наличие обратной связи позволяет сопоставлять фактическую обработку программы с заданной и устранять возникающее рассогласование. Эти устройства по сравнению с разомкнутыми обеспечивают высокую точность обработки, но являются более сложными и дорогами. Они применяются. Для управления металлорежущими станками средних и крупных размеров.

Самонастраивающиеся (адаптивные) системы, могут приспосабливаться к изменению внешних условий и являются наиболее прогрессивными. Они имеют помимо основного дополнительные потоки информации, позволяющие корректировать процесс обработки с учетом деформации системы СПИД (станок - приспособление - инструмент - деталь) и ряда случайных факторов, таких, как затупление режущего инструмента, колебание припуска и твердости заготовки и др.

Эти системы появились в 70-е годы и в настоящее время используются для управления обычными металлорежущими станками и станками с ЧПУ. В последнем случае они могут работать как в сочетании с разомкнутыми, так и замкнутыми системами ЧПУ. В конце 70-х годов была предложена другая классификация систем ЧПУ, в соответствии с которой они подразделяются на:

функциональные - для управления автоматическими станками и автоматическими линиями;

оперативные - для управления токарными, фрезерными, шлифовальными станками, используемыми для обработки деталей упрощенного профиля;

продукционные - для управления токарными, карусельными и фрезерно-расточными продукционными станками;

уникальные - для управления уникальными станками.

4. Технологический процесс обработки заготовок на автоматических линиях

4.1 Изучение и анализ технологической документации

ЕСТД представляет собой комплекс государственных стандартов, устанавливающих взаимосвязанные правила и положения по порядку разработки, оформления и обращения технологической документации, применяемой машиностроительными организациями и предприятиями Советского Союза для изготовления или ремонта изделий.

ЕСТД устанавливает виды и формы технологических документов: маршрутной карты, карты технологического процесса, операционной карты, карты эскизов и схем и др.

Правила оформления технологических документов строго регламентированы.

Основным документом, определяющим технологический процесс изготовления детали, является маршрутная карта (МК). В ней содержится описание технологического процесса изготовления или ремонта изделия по всем операциям в технологической последовательности и приводятся данные об оборудовании, технологической оснастке, материальных и трудовых нормативах.

В единичном и мелкосерийном производстве часто нет необходимости в подробном описании технологического процесса, достаточно установить только последовательность технологических операций. Для этих целей предусмотрена упрощенная форма МК.

Для работ одного вида, выполняемых в одном цехе (например, ковка, штамповка и т. д.), вместо маршрутной карты предусмотрена в качестве основного документа карта технологического процесса (КТП).

Для серийного и массового производства, где необходимо разрабатывать технологический процесс более подробно, установлена операционная карта (ОК). Она содержит описание технологической операции с указанием переходов, режимов обработки, данные об инструментах, приспособлениях и другой технологической оснастке.

Наряду с указанными основными технологическими документами при изготовлении изделий используются карты эскизов, технологические инструкции и другая документация.

Карты эскизов содержат эскизы, схемы и таблицы, необходимые для выполнения _ технологического процесса, операции или перехода.

Технологические инструкции представляют собой описания приемов работы или процессов изготовления либо ремонта изделия, правила эксплуатации средств технологической оснастки и другие указания, связанные с процессом изготовления изделия.

Строгое соблюдение разработанной технологии изготовления изделий называется технологической дисциплиной. Она обязательна для всех работников, участвующих в технологическом процессе изготовления изделия.

5. Технология производства деталей на станках с числовым программным управлением (ЧПУ)

5.1 Классификация станков с ЧПУ и их конструктивные особенности

Числовое программное управление (ЧПУ) - это управление, при котором программу задают в виде записанного на каком-либо носителе массива информации. Управляющая информация для систем ЧПУ является дискретной и ее обработка в процессе управления осуществляется цифровыми методами. Управление технологическими циклами практически повсеместно осуществляется с помощью программируемых логических контроллеров, реализуемых на основе принципов цифровых электронных вычислительных устройств.

Системы ЧПУ практически вытесняют другие типы систем управления.

По технологическому назначению и функциональным возможностям системы ЧПУ подразделяют на четыре группы:

- позиционные, в которых задают только координаты конечных точек положения исполнительных органов после выполнения ими определенных элементов рабочего цикла;

- контурные, или непрерывные, управляющие движением исполнительного органа по заданной криволинейной траектории;

- универсальные (комбинированные), в которых осуществляется программирование как перемещений при позиционировании, так и движения исполнительных органов по траектории, а также смены инструментов и загрузки-выгрузки заготовок;

- многоконтурные системы, обеспечивающие одновременное или последовательное управление функционированием ряда узлов и механизмов станка.

Примером применения систем ЧПУ первой группы являются сверлильные, расточные и координатно-расточные станки. Примером второй группы служат системы ЧПУ различных токарных, фрезерных и круглошлифовальных станков. К третьей группе относятся системы ЧПУ различных многоцелевых токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков.

К четвертой группе относятся бесцентровые круглошлифовальные станки, в которых от систем ЧПУ управляют различными механизмами: правки, подачи бабок и т.д. Существуют позиционные, контурные, комбинированные и многоконтурные циклы управления.

5.2 Анализ технологических возможностей станков с ЧПУ

Технологические возможности станка с ЧПУ в значительной степени определяются числом управляемых координат. Так двухкоординатные фрезерные станки (управление по программе продольной и поперечной подачей) могут быть использованы только для контурной обработки плоских деталей. Возможность установочного перемещения по программе вертикальной подачи (2,5 - координатная система) позволяет производить вертикальное врезание и обрабатывать сложные детали, имеющие внутренние контуры, окна, выборки и т. д.

Трехкоординатный станок, позволяющий осуществить независимые перемещения по 3-м координатам, может быть использован для обработки деталей со сложной пространственной формой, однако класс этих деталей ограничен, так как отсутствует возможность управления пространственным положением инструмента. Такой возможностью обладают многокоординатные станки, позволяющие производить обработку широкого класса деталей машиностроения.

Многокоординатные станки позволяют, кроме перемещения инструмента в пространстве по осям X, Y, Z, осуществлять его наклон в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Благодаря этому, например, при обработке деталей со сложной пространственной формой концевой фрезой ось инструмента может быть всегда установлена в положение, перпендикулярное обрабатываемой поверхности, или любое другое, оптимальное для данного случая обработки.

5.3 Анализ технологического процесса обработки деталей на станках с ЧПУ

Структура операции обработки детали на станке с ЧПУ несколько отличается от классической. Известно, что наиболее мелкой составляющей частью технологического процесса является переход, который характеризуется единством обрабатываемой поверхности, режущего инструмента и режимов резания. Режимы резания при выполнении перехода на станках с ЧПУ могут изменяться из-за неравномерности припуска или особенностей форм обрабатываемых поверхностей. Поэтому есть основание не включать неизменность режимов резания в число параметров, определяющих переход.

Переходы на станках с ЧПУ подразделяют на элементарные, инструментальные, позиционные и вспомогательные.

Элементарный переход - непрерывный процесс обработки одной элементарной поверхности одним инструментом по заданной программе.

Из элементарных переходов образуется инструментальный переход, представляющий собой законченный процесс обработки одной или нескольких поверхностей одним инструментом при его непрерывном движении по заданной программе.

Вспомогательный переход - часть траектории движения инструмента, не связанная с образованием поверхности (врезание, выход, холостые ходы). В отличие от станков ГД200 с ручным управлением вспомогательное время включает время на установку и снятие заготовки (*в.у) и машинно-вспомогательное время (iM.B), связанное с выполнением вспомогательных ходов и перемещений при обработке поверхностей.

Позиционный переход -- совокупность инструментальных и вспомогательных переходов, выполняемых при неизменности позиции или положения обрабатываемой детали относительно рабочих органов станка.

Из совокупности переходов складывается операция. Операцией механической обработки детали на станке с ЧПУ называется часть технологического процесса, выполняемая над определенной деталью непрерывно на одном рабочем месте по заданной программе и при одной настройке станка.

Понятие «операция на станке с ЧПУ» ограничено условием «при постоянной настройке станка».

Операция может разбиваться на установы. Установом называется часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении детали.

Операция механической обработки детали на станке с ЧПУ включает также ряд других приемов: измерение детали, смена инструмента, пуск станка и т.д.

5.4 Изучение применяемых в технологическом процессе режущих инструментов

Токарные резцы предназначены для выполнения всего многообразия различных операций на станках с ЧПУ, на ГПМ и ГПС, а также на станках токарной группы с ручным управлением.

По назначению система токарных резцов подразделяется на следующие подсистемы:

- для наружного точения, растачивания, нарезания резьб, прорезания канавки, отрезания на станках легких и средних серий;

- для работ на тяжелых, крупных токарных и карусельных станках;

- для работ на ГПМ, многоцелевых станках со встроенными роботизированными комплексами автоматической смены инструмента;

- для специальных работ (резцы для плазменно-механической обработки, фасонные).

Каждая из подсистем имеет свои специфические особенности, обусловленные многими факторами и в первую очередь конструкцией оборудования, его технологическим назначением и т.д. Система резцов базируется на общих методологических принципах и предусматривает:

- разработку (выбор) и унификацию надежных методов закрепления сменных пластин в державке (в том числе цельные и составные резцы, с напаянными пластинами, сборные);

- обеспечение удовлетворительного дробления и отвода, стружки из зоны резания;

- достаточно высокую точность позиционирования вершин сменных пластин (за счет создания точных баз гнезда);

- быстросменность и удобство съема и замены сменных пластин, режущего элемента или кассеты (блока);

- унификацию и максимально допустимое сокращение (сведение к оптимальному значению технико-экономических показателей промышленного производства и применения) числа методов закрепления пластин в державке;

- возможность использования всей гаммы и размеров сменных пластин отечественного и зарубежного производства;

- соответствие точностных параметров резцов международным стандартам;

- обязательность применения специальных деталей крепежа (винтов, штифтов и т.п.) повышенной точности и надежности разработка новых форм и размеров режущих пластин, форм их передних поверхностей, обеспечивающих удовлетворительное дробление и отвод стружки;

- использование опыта новаторов и изобретателей;

- применение прогрессивных ресурсосберегающих технологий изготовления деталей крепежа, ключей; технологичность и экономичность изготовления (сбережение материалов и трудовых ресурсов);

- возможность применения составных (найденных, цельных, клееных и других подобных соединений) твердосплавных пластин с блоками (державками) инструмента в случаях несомненной их технико-экономической эффективности или невозможности конструкторского решения резца в сборном варианте (в первую очередь для малых сечений державок, некоторых расточных и отрезных операций и т.п.).

6. Изучение чертежа заготовки

6.1 Изучение требований по термической обработке

1. Термическая обработка элементов сосудов производится для обеспечения соответствия свойств металла и сварных соединений показателям, принятым в НД на металл и сварку, а также для снижения остаточных напряжений, возникающих при выполнении технологических операций (сварки, гибки, штамповки и др.).

2. К проведению работ по термической обработке допускаются термисты - операторы, прошедшие специальную подготовку, соответствующие испытания и имеющие удостоверение на право производства работ.

3. Термической обработке подлежат сосуды, в стенках которых после изготовления (при вальцовке, штамповке, сварке и т.д.) возможно появление недопустимых остаточных напряжений, а также сосуды, прочность которых достигается термообработкой.

4. Сосуды и их элементы из углеродистых, а также низколегированных марганцовистых и марганцово - кремнистых сталей, изготовленные с применением сварки, штамповки или вальцовки, подлежат обязательной термообработке, если:

- толщина стенки цилиндрического или конического элемента днища, фланца или патрубка сосуда в месте их сварного соединения более 36 мм для углеродистых сталей и более 30 мм для сталей низколегированных марганцовистых, марганцово - кремнистых;

- номинальная толщина стенки цилиндрических или конических элементов сосуда (патрубка), изготовленных из листовой стали вальцовкой (штамповкой), превышает величину, вычисленную по формуле

s = 0,009 x (D + 1200),

они предназначены для эксплуатации в средах, вызывающих коррозионное растрескивание;

5. Гнутые участки труб из углеродистых и низколегированных сталей с наружным диаметром более 36 мм подлежат термообработке, если отношение среднего радиуса сгиба к номинальному наружному диаметру труб составляет менее 3,5, а отношение номинальной толщины стенки трубы к ее номинальному диаметру превышает 0,05.