5.5 Основные положения разработки технологического процесса изготовления деталей машин

Каждая машина состоит из отдельных деталей. Разработка технологического процесса изготовления детали представляет собой решение сложной комплексной задачи. Требуется найти оптимальный для данных производственных условий вариант перехода от полуфабриката, поставляемого обычно металлургической промышленностью, к готовой детали, отвечающей всем требованиям ее служебного назначения. Выбранный оптимальный вариант должен обеспечить наиболее низкую себестоимость изготовления детали. При разработке технологического процесса приходится учитывать влияние большого количества различных, ранее изученных факторов выявлять и оценивать их удельное значение и на основе синтеза разрабатывать технологический процесс. Разработку технологического процесса удобно вести в определенной последовательности:

1) изучить по сборочным и рабочим чертежам, техническим условиям и нормам точности и требованиям технологии сборки служебное назначение детали и все требования, которым деталь должна отвечать;

2) выявить количество деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу;

3) наметить вид и организационные формы будущего производственного процесса (поточное или непоточное производство, вид потока, форма организации);

4) выбрать полуфабрикат, из которого должна изготовляться деталь;

5) выбрать технологический процесс получения заготовки, если изготовлять деталь непосредственно из полуфабриката неэкономично или физически невозможно;

6) разработать технологический процесс изготовления детали из заготовки;

7) разработать изложенным выше путем несколько возможных вариантов изготовления детали и выбрать из них наиболее экономичный.

Для решения поставленных задач необходимо иметь следующие исходные данные и материалы:

1. сборочные и рабочие чертежи изделия и детали;

2. технические условия, нормы точности и другие данные, характеризующие служебное назначение детали в работающей машине, требования к детали, выявленные при разработке технологического процесса сборки;

3. количество деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени по неизменяемому чертежу;

4. условия, в которых должен осуществляться технологический процесс, вновь проектируемый или действующий завод, состав оборудования – наличие и перспектива обновления путем модернизации, получения нового, наличие производственных площадей, перспективы расширения, наличие и перспектива получения кадров;

5.  стандарты и нормали на полуфабрикаты;

6. типовые и рабочие технологические процессы на основные виды деталей;

7. технологические характеристики оборудования рабочего (режущего, давящего) измерительного инструмента;

8. различного рода справочная литература, руководящие материалы, инструкции, нормативы.

Разработка технологического процесса изготовления каждой детали должна начинаться с детального изучения ее служебного назначения в машине. Для этого необходимо изучить сборочные чертежи машины или той сборочной единицы, в которую в качестве одного из взаимосвязанных звеньев входит данная деталь. Это изучение необходимо сопровождать критическим анализом рабочего чертежа, технических условий и требований технического процесса сборки, которым должна отвечать готовая деталь.

Критический анализ технических условий и рабочих чертежей деталей позволяет привести их в большее соответствие с требованиями служебного назначения детали и установить оптимальное число требований технических условий. В результате этой работы четко и ясно формулируется задача, для решения которой должен разрабатываться технологический процесс изготовления каждой детали.

В каждую машину различные детали входят в разном количестве. Например, для четырехцилиндрового автомобильного двигателя требуется один блок цилиндров; поршней, пальцев и шатунов по четыре штуки, крепежных деталей – в еще большем количестве.

Поэтому следующим этапом является выявление количества каждой из деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени по неизменяемому чертежу. Зная количество деталей, подлежащих изготовлению, намечают вид и форму организации производственного и технологического процессов в целом и по отдельным его стадиям.

Имея отработанный рабочий чертеж, технические условия которым должна отвечать готовая деталь, и зная число деталей, подлежащих изготовлению в единицу времени и по неизменяемому чертежу, можно приступить к выбору экономичного вида полуфабриката и разработке технологического процесса его превращения в готовую деталь с наименьшими затратами живого и овеществленного труда. При этом возможны варианты.

При одних из них можно использовать полуфабрикат, максимально приближающийся по качественным показателям (размерам, форме, шероховатости поверхности, механическим свойствам, химическому составу, качеству поверхностного слоя материала) к требованиям готовой детали, что сокращает потери, связанные с его превращением в готовую деталь. Однако стоимость такого полуфабриката возрастает с увеличением степени его приближения к требованиям готовой детали и повышением уровня самих этих требований. Другие полуфабрикаты или заготовки, отличающиеся меньшей степенью приближения к требованиям готовой детали, стоят меньше, но требуют больших последующих расходов по их превращению в готовую деталь, например, путем обработки резанием.

Следовательно, из нескольких возможных вариантов превращения полуфабрикатов в готовую деталь необходимо использовать наиболее экономичный.

Вопрос о выборе вида полуфабриката и варианта превращения его в готовую деталь должен решаться на основе сравнения себестоимости детали при каждом из возможных вариантов. При одних и тех же требованиях к готовой детали себестоимость механической обработки обычно выше себестоимости получения заготовок. При этом, чем дальше отстоят размеры и другие показатели качества заготовок от требований к готовой детали, тем в большей степени возрастает себестоимость обработки заготовок резанием и потери материала. По мере приближения заготовок к требованиям готовой детали себестоимость их последующей обработки довольно быстро снижается.

Например, приближение качества заготовки к требованиям готовых деталей путем перевода их изготовления со свободной ковки на горячую штамповку, несмотря на увеличение себестоимости 1 т заготовок на 20 %, позволило сократить себестоимость изготовления готовых деталей в среднем на 45,6 % без учета экономии металла, потери которого при этом сократились с 75 до 60 % массы металла, затраченного на изготовление деталей. Объясняется это сокращением в 2 раза себестоимости обработки резанием 1 т штампованных заготовок по сравнению с обработкой таких заготовок, полученных свободной ковкой. Себестоимость обработки резанием 1 т заготовок в 14,5 раза больше себестоимости 1 т заготовок, полученных свободной ковкой, и только в 6 раз больше себестоимости тонны штампованных заготовок.

Современный прогресс в развитии и совершенствовании технологических процессов и средств производства порождает непрерывное сокращение при прочих равных условиях себестоимости и повышение качества полуфабрикатов и заготовок.

Опыт машиностроения показывает, что, чем раньше по ходу технологического процесса полуфабрикат, заготовка и обрабатываемая деталь приближаются к требованиям, предъявляемым к готовой детали, тем в конечном итоге экономичнее становится процесс превращения полуфабриката в готовую деталь.

Указанное направление является одним из ведущих в развитии современной технологии машиностроения. Учитывая это, можно сказать, что первым, чем надо руководствоваться при выборе полуфабриката, является выявление возможности получения полуфабриката, максимально приближающегося по качественным показателям к соответствующим показателям требований, предъявляемых к готовой детали.

Для проверки правильности выбора полуфабриката необходимо параллельно разработать один или несколько вариантов технологических процессов изготовления той же детали из других полуфабрикатов. Сопоставляя разные варианты, выбирают тот, при котором получается наименьшая себестоимость детали.

Современная металлургическая и другие отрасли промышленности выпускают довольно значительную номенклатуру сортового и профильного материала, из которой (хотя она еще далеко недостаточна) можно подобрать необходимые для изготовления деталей полуфабрикаты.

Максимальное приближение полуфабриката по профилю и размерам к готовым деталям экономит отходы металла и резко сокращает себестоимость механической обработки.

Если для изготовления детали нельзя подобрать полуфабрикат, позволяющий превратить его сразу в готовую деталь, приходится выбирать другой вид полуфабриката, позволяющий превратить его сначала с наименьшими потерями и расходами в заготовку, приближающуюся по требованиям к готовой детали, а затем уже заготовку – в готовую деталь. В таких случаях в качестве полуфабриката используются металл в слитках, сортовой материал в виде прутков, листа, ленты или проволоки для изготовления кованых, штампованных, сварных, редуцированных, высаженных, штампосварных, литейно-сварных и других видов заготовок.