В статье рассматривается анализ существующих разработок в области взаимосвязи между конструкцией детали и технологией изготовления. Рассмотрены подходы А. П. Соколовского, С. П. Митрофанова и Б. М. Базрова, которые эффективно можно применить в решении задач по проектированию технологических процессов изготовления деталей.
Ключевые слова: взаимосвязь между конструкцией детали и технологией изготовления, типовой технологический процесс, групповой технологический процесс, модульный технологический процесс.
О значении связи технологии и конструкции много говорилось всегда. Однако в период Великой Отечественной войны вопрос о технологичности конструкции стал важным и определяющим в развитии машиностроения. Создавая конструкции предметов машиностроения, учитывающие условия их изготовления, удавалось резко повысить производительность, не снижая технических требований. Во многих случаях в результате замены конструкции более «технологичной» механическая обработка сокращалась в несколько раз. Мероприятия по технологической рационализации конструкции можно применять в производстве, однако во всех случаях правильный выбор решений зависит от характера объекта производства и масштаба выпуска. Конструкция технологичная в условиях единичного производства может оказаться нетехнологичной в условиях массового, и на оборот.
В разработке технологического процесса технолог, в основном, руководствуется своим личным опытом, знаниями и особенностями производства, в котором будет применяться технология. Например, два разных технолога выполнили одну и ту же поставленную задачу, но способы решения проблемы могут частично или кардинально отличаться друг от друга. Такое положение дел приводит к большой затрате времени и средств на технологические разработки, а также не даёт гарантии их правильности выполнения. Следовательно, создаётся разнообразие в методах решения одинаковых задач разными людьми.
Технологу необходимо дать возможность работать уверенно, поэтому ему необходима определённая научно обоснованная методика выполнения поставленных задач. Работа должна заключаться прежде всего в сборе и систематизации производственного опыта. Однако при этом возникает ряд трудностей практического характера, вытекающий прежде всего из большого разнообразия рассматриваемых объектов и деталей. Путь к решению вышеупомянутых проблем указывает идея типизации технологических процессов.
Основы типизации технологических процессов были заложены в конце 30-х годов профессором А. П. Соколовским.
Рассмотрение самого вопроса необходимо начать с определения термина «типизации».
Типизацией технологических процессов называют такое направление в деле изучения и построения технологии, которое заключается в классификации технологических процессов деталей машин и их элементов и затем в комплексном решении всех задач, возникающих при осуществлении процессов каждой классификационной группы [1].
Классификация предусматривает группировку деталей, близких по конструкции, размерам, массе и общности технологического процесса. Основной задачей классификации является приведение всего многообразия заготовок, поверхностей и их сочетаний к минимальному количеству типов, для которых можно разработать типовые технологические процессы обработки. Работа по классификации деталей сочетается с унификацией и стандартизацией их конструкций. Это дает возможность укрупнить партии деталей, применить при их изготовлении более прогрессивную технологию, сократить номенклатуру режущих и измерительных инструментов.
Типовой технологический процесс — это технологический процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками [1].
Типовой технологический процесс в условиях конкретного производства разрабатывается для типового представителя группы изделий — типового изделия, которое принадлежит группе близких по конфигурации изделий и обладает наибольшим количеством конструктивных и технологических признаков этой группы. Технологические процессы изготовления деталей одной группы осуществляются на однородном оборудовании с применением однотипной технологической оснастки.
Групповая обработка деталей представляет собой дальнейшее развитие идей типизации. Разработал и научно обобщил технологию групповой обработки в 50-х годах профессор С. П. Митрофанов.
За основу метода групповой обработки принимается технологическая классификация деталей, заканчивающаяся формированием группы, являющейся главной технологической единицей групповой обработки. Если при построении типовых технологических процессов к одному типу относят детали по общности их конфигурации, технологического маршрута и содержания операций, то при групповой обработке детали группируются по общности операций, оборудования, на котором эти операции выполняются и единой технологической оснастки. В состав группы могут быть включены детали из разных классов. Групповая обработка может ограничиваться отдельными групповыми операциями и может применяться для построения группового технологического процесса обработки деталей в целом.
Групповой технологический процесс — это технологический процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками [1].
Групповой технологической операцией называется общая для группы различных по конструктивным признакам заготовок операция, выполняемая с определенной групповой оснасткой, обеспечивающей обработку заготовки на данном оборудовании. Групповым технологическим процессом называется совокупность групповых технологических операций, обеспечивающих обработку различных заготовок группы по общему технологическому маршруту. При групповом технологическом маршруте некоторые заготовки могут пропускать отдельные операции.
В 80-х годах профессором Б. М. Базровым была предложена концепция модульного технологического процесса, который, по утверждению автора, объединяет в себе преимущества единичного, типового и группового процессов и дополнительно приобретает гибкость.
Модульный принцип — это построение различных технических систем с разнообразными характеристиками путём компоновки их из типовых модулей ограниченной номенклатуры [5].
Появление модульного направления в технологии является отражением современной тенденции развития производства и своеобразным продолжением развития идей типизации А. П. Соколовского.
Наблюдаемая в машиностроении тенденция ускорения смены выпускаемой продукции изменяет характер массового производства, расширяет номенклатуру изделий и тем самым приближая его к серийному многономенклатурному производству. С другой стороны, благодаря последовательной работе по стандартизации, унификации и типизации в единичном и мелкосерийном производстве возрастает серийность выпуска изделий, что также приближает его к серийному многономенклатурному производству.
В результате действия указанных тенденций доминирующим типом производства становится серийное многономенклатурное производство при неуклонном росте объема выпуска изделий и требований к их качеству. Оно объединит в себе черты как единичного производства, характеризуемого широкой номенклатурой изготовляемых деталей, так и массового, отличающегося выпуском однотипных деталей в больших количествах.
Методы А. П. Соколовского, С. П. Митрофанова, Б. М. Базрова приводят к размышлениям о взаимосвязи конструкции детали и технологии её изготовления.
В типизации технологических процессов основным признаком классификации была конструкторская принадлежность детали, а технологическое оснащение ставилось на второстепенную роль. Построение научно обоснованной системы классификации деталей машин представляется нелёгкой задачей. Такая классификация по необходимости должна основываться на внешних признаках, присущих деталям, и в то же время носить технологический характер, так как на ней базируется систематизация процессов. Для этого необходимо установить зависимости между свойствами детали и технологией, соответствующей этим свойствам, что возможно лишь на основе серьёзных исследований. Однако тот факт, что совокупности по конструктивным признакам сходных деталей соответствует общий технологический процесс, приводит к предположениям о их взаимосвязи.
В групповой обработке основным признаком классификации было технологическое оснащение, а конструкторская принадлежность детали ставилась на второстепенную роль. Накопленный промышленностью опыт по внедрению групповой обработки и наличие большого количества уже разработанных классификационных групп дают возможность составлять классификаторы комплексных деталей, групповых маршрутных технологических процессов и на этой основе с помощью ЭВМ производить классификацию деталей данного производства, а также осуществлять направление деталей к соответствующему технологическому процессу. Что в свою очередь приводит к предположению о их взаимосвязи.
В связи с изложенным возникает необходимость в разработке принципиально нового вида технологии — модульной технологии. Чтобы правильно сформулировать постановку задачи разработки нового вида технологии, нужно подвести итог анализу типовой и групповой технологии. Типовой технологический процесс, снижая объём и сроки технологической подготовки производства, не обеспечивает оптимального процесса для каждой детали одного типа; групповой технологический процесс хотя и увеличивает размер партии, но требует повторяемости выпуска изделий, что существенно снижает область его эффективного применения. Кроме того, эти два вида технологии не обладают гибкостью, так как не позволяют изменить в случае надобности маршрут.
Современное машиностроение должно быть высокорациональным, управляемым в своём развитии, единым для выпуска гражданской и оборонной техники. Решение этой задачи позволит осуществить перевооружение машиностроительного комплекса с минимальными расходами материальных, трудовых и финансовых ресурсов, и в сжатые сроки вывести его на современный уровень.
Отсюда следует, что проблема возрождения отечественного машиностроения должна решаться нетрадиционным путём.
Литература:
- ГОСТ 3.1109–82 Единая система технологической документации (ЕСТД). Термины и определения основных понятий (с Изменением N 1). М.: Стандартинформ, 2012.
- ОК 021–95 Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения (ОТКД) (с Изменением N 1). М.: ИПК Издательство стандартов, 2004.
- Соколовский А. П. Курс технологии машиностроения. Часть 1. Общие вопросы технологии механической обработки. — М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1947.- 435 с.
- Групповая технология машиностроительного производства: В 2-х т. / С. П. Митрофанов. — 3-е изд., перераб. и доп. — Л.: Ленингр. отд-ние, 1983. — 22 см.
- Базров Б. М. Модульная технология в машиностроении. — М.: Машиностроение, 2001. — 368 с.
