Представления о технологическом процессе 

 Прогресс в развитии общества предопределяется уровнем применяемых машин. Их создание, т. е. конструирование и изготовление, составляет осно­ву машиностроения. Именно машиностроение является главной отраслью народного хозяйства, которая определяет развитие других отраслей.

Применение машин значительно увеличивает производительность тру­да, повышает качество выпускаемой продукции, делает труд безопасным и более привлекательным. Это особенно важно для развивающихся госу­дарств, поскольку именно машиностроение способствует резкому повыше­нию благосостояния общества. В конкурентной борьбе отдельных госу­дарств и фирм неизменно побеждает тот, кто имеет более совершенные машины и использует более прогрессивные методы обработки.

Особенностью современного машиностроения является ужесточение эксплуатационных характеристик машин: увеличиваются скорости, ус­корения, температуры; уменьшаются масса, объем, вибрации, время срабатывания механизмов и т. п. Темпы такого ужесточения постоянно воз­растают и машиностроители вынуждены своевременно решать конструк­торские, технологические и экономические задачи. В условиях рыночных отношений быстрота реализации принятых решений играет главенству­ющую роль.

С усложнением конструкции машин и увеличением нагрузок на детали проблема качества изготовления и высокой надежности работы выпускае­мых машин стала одной из основных в технологии машиностроения. Все это вызывает необходимость более глубокого изучения и совершенствования существующих, а также разработки новых, высокоэффективных методов и процессов обработки материалов, особенно труднообрабатываемых. В последние годы появились новые виды инструментальных материалов, выпускаются и широко используются синтетические сверхтвердые материалы; большое развитие получили методы отделочно-упрочняющей обработки по­верхностным пластическим деформированием (ППД), применяются методы обработки, основанные на процессах, характеризующихся большой концен­трацией энергии, высоким давлением и температурой, и обеспечивающих получение высококачественных изделий при минимальных затратах; освое­ны высокоскоростные (импульсные) методы обработки, основанные на ис­пользовании энергии взрыва, импульсного магнитного поля, высоковольт­ного электрического разряда, высокоскоростного удара твердого тела по жидкой, газообразной или эластичной среде; расширяется применение электрофизических и электрохимических методов обработки, упрочнения; защиты поверхностей и восстановления деталей.

Основные типы производства в машиностроении (массовое, серийное и единичное) имеют свои технологические особенности. Наиболее распрос­траненным в настоящее время является серийный тип производства, при осу­ществлении которого используется ряд прогрессивных технологических процессов (ТП). Так, достоинства групповых ТП и преимущества использования при этом металлорежущих станков с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяют реализовать прогрессивность процесса в наи­большей степени. Обработка заготовок на агрегатных станках и автома­тических линиях характерна для массового производства - и эти процес­сы в данных условиях являются прогрессивными. Единичное производство характеризуется малым объемом годового выпуска изделий, но может быть прогрессивным при выпуске как тяжелых, уникальных изделий, так и не­больших по массе высокоточных машин. При этом, как правило, использует­ся универсальное оборудование. Область рационального использования раз­личных видов обрабатывающего оборудования по типам производства ука­зана на рис.

С использованием электронно-вычислительных машин (ЭВМ) и поло­жений теории принятых решений становится возможным решать проблемы как автоматизации разработки ТП отдельных деталей, так и процессов сбор­ки узлов и машин. Разработка ТП всегда многовариантная. Делая анализ пер­вичных погрешностей, учитывая их взаимодействия можно выбрать наи­лучший вариант, позволяющий решать проблемы изготовления изделий в соответствии с заданной программой их выпуска, обеспечивая установ­ленные показатели качества при оптимальных затратах живого и овеществ­ленного труда (при минимальной себестоимости).

Для выбора оптимального решения обработки или сборки необходимо провести сравнительный анализ нескольких вариантов как отдельных опе­раций, так и ТП в целом.

Для оценки различных вариантов ТП, как правило, используют следующие основные показатели:

1. Коэффициент использования материала (Ким), представляющий собой отношение массы готовой детали (G_д) к массе исходной заготовки (G_з), т, е. Ким = G_д / G_з. Этот коэффициент характеризует прогрессивность выбранного способа изготовления заготовки.
2. Коэффициент технологического машинного времени (К_т), представ­ляющий собой отношение суммарного основного  к суммарному штуч­ному  времени, т. е. К_т = /. Этот коэффициент свидетельствует о степени механизации вспомогательных работ и о правильности выбора режимов обработки.
3. Суммарное штучное время по всем операциям ТП (t_д) или общая трудоемкость изготовления детали t_д = .

Наиболее полная оценка различных вариантов ТП может быть дана на основе расчета их технико-экономической эффективности, который включает:

 расчет себестоимости годового выпуска по каждому варианту;

 расчет капитальных вложений;

 определение приведенных затрат по формуле

З_прi = С_i +Е_нК_i.

где С_i – себестоимость годового выпуска i-го варианта;

К_i – капитальные вложения того же варианта;

Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, представляющий собой обратную величину от установленного в отрасли срока их окупаемости (при сроке окупаемости, равным 5 годам, Е_н = 0,2). В настоящее время установлен Е_н = 0,15.

Оптимизация проектирования ТП производится по минимальной вели­чине приведенных затрат и минимальной себестоимости.

Поскольку в себестоимости изготовления деталей и машин наряду с затратами по материалам значительную часть составляют затраты на оплату труда, то важнейшим источником снижения себестоимости является умень­шение трудовых затрат, т. е. повышение производительности труда.

Наиболее простым путем решения указанной задачи является примене­ние высокопроизводительного оборудования, например станков с программным управлением, позволяющих повысить производительность труда в 2-5 раз. Наи­более подходят для обработки на них детали со сложными и точными контурами, трудно получаемые без применения трудоемких ручных доводочных работ, а также детали, требующие многопереходной обработки с большой затратой времени на вспомогательные и холостые перемещения инструмен­та или заготовки.

Повышению производительности груда и снижению затрат способству­ют также следующие методы:

1. Выбор способов обработки с учетом экономической точности, под которой понимается точность, получаемая при том пли ином виде обработки в условиях высокопроизводительного использования оборудования. Так, зна­чительное снижение трудоемкости достигается при использовании токарно-револьверных станков вместо токарных, методов протягивания и прошивания вместо зенкерования и развертывания, фрезерования вместо строгания, при применении бесцентрового и глубинного (врезного) шлифования или различных способов обработки без снятия стружки. Чтобы уменьшить вспомогательное время, необходимо шире применять обработку на предварительно настроенных станках.

2. Дифференциация обработки по видам работ, которая может быть тем больше, чем выше серийность выпуска. Позволяет хорошо оснастить отдельные операции для обеспечения заданного темпа работ и вместе с тем обеспечить концентрацию переходов в пределах каждой операции, особенно применением многоинструментальных наладок.

3. Повышение режимов обработки путем использования прогрессивных инструментальных материалов и высокопроизводительных конструкций металлорежущего инструмента, особенно твердосплавного - с неперетачиваемыми пластинками, монолитного, комбинированного размерного, а также их марок быстрорежущих сталей, металлокерамики, синтетических алмазов, кубического нитрида бора и др.

4. Использование высокопроизводительной механизированной и автоматизированной оснастки, позволяющей снизить долю вспомогательного времени в норме штучного времени и широко применять многостаночное обслуживание.

5. Внедрение групповой технологии в условиях мелкосерийного и серийного производства для уменьшения простоя станков, связанного с переналадками, и создания предпосылок для применения высокопроизводительной оснастки. Опыт показывает, что производительность труда при этом возрастает на 30-50 %.

6. Использование новых высокоскоростных, электрофизических, электрохимических и комбинированных методов обработки, обеспечивающих повышение не только производительности труда, но и качества поверхности и точности размеров изготавливаемых деталей.

7. Применение современных прогрессивных методов нанесения защитных покрытий, восстановление и упрочнение деталей машин.