Технологический процесс

Технологический процесс (ТП) , сокр. техпроцесс - это упорядоченная последовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

Технологический процесс - это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда. К предметам труда относят заготовки и изделия.

ГОСТ 3.1109-82

Практически любой технологический процесс можно рассматривать как часть более сложного процесса и совокупность менее сложных (в пределе - элементарных) технологических процессов. Элементарным технологическим процессом или технологической операцией называется наименьшая часть технологического процесса, обладающая всеми его свойствами. То есть это такой ТП, дальнейшая декомпозиция которого приводит к потере признаков, характерных для метода, положенного в основу данной технологии. Как правило, каждая технологическая операция выполняется на одном рабочем месте не более, чем одним сотрудником. Примером технологических операций могут служить ввод данных с помощью сканера штрих-кодов, распечатка отчета, выполнение SQL-запроса к базе данных и т. д.

Технологические процессы состоят из технологических (рабочих) операций , которые, в свою очередь, складываются из технологических переходов .

Определения

Технологическим переходом называют законченную часть технологической операции, выполняемую с одними и теми же средствами технологического оснащения.

Вспомогательным переходом называют законченную часть технологической операции, состоящей из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода.

Для осуществления техпроцесса необходимо применение совокупности орудий производства - технологического оборудования, называемых средствами технологического оснащения .

Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или сборочной единицы.

Виды техпроцессов

В зависимости от применения в производственном процессе для решения одной и той же задачи различных приёмов и оборудования различают следующие виды техпроцессов :

• Единичный технологический процесс (ЕТП). Разрабатывается индивидуально для конкретной детали.
• Типовой технологический процесс (ТТП). Создается для группы изделий, обладающих общностью конструктивных признаков. Разработку типовых технологических процессов осуществляют на общегосударственном и отраслевом уровнях, а также на уровнях предприятия в соответствии с общими правилами разработки технологических процессов.
• Групповой технологический процесс (ГТП).

В промышленности и сельском хозяйстве описание технологического процесса выполняется в документах, именуемых операционная карта технологического процесса (при подробном описании) или маршрутная карта (при кратком описании).

• Маршрутная карта - описание маршрутов движения по цеху изготовляемой детали.
• Операционная карта - перечень переходов, установок и применяемых инструментов.
• Технологическая карта - документ, в котором описан: процесс обработки деталей, материалов, конструкторская документация, технологическая оснастка.

Технологические процессы делят на типовые и перспективные .

• Типовой техпроцесс имеет единство содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструкторскими принципами.
• Перспективный техпроцесс предполагает опережение (или соответствие) прогрессивному мировому уровню развития технологии производства.

Управление проектированием технологического процесса осуществляется на основе маршрутных и операционных технологических процессов .

• Маршрутный технологический процесс оформляется маршрутной картой, где устанавливается перечень и последовательность технологических операций, тип оборудования, на котором эти операции будут выполняться; применяемая оснастка; укрупненная норма времени без указания переходов и режимов обработки.
• Операционный технологический процесс детализирует технологию обработки и сборки до переходов и режимов обработки. Здесь оформляются операционные карты технологических процессов.

Этапы ТП

Технологический процесс обработки данных можно разделить на четыре укрупненных этапа:

• Начальный или первичный . Сбор исходных данных, их регистрация (прием первичных документов, проверка полноты и качества их заполнения и т. д.) По способам осуществления сбора и регистрации данных различают следующие виды ТП:

механизированный - сбор и регистрация информации осуществляется непосредственно человеком с использованием простейших приборов (весы, счетчики, мерная тара, приборы учета времени и т. д.); автоматизированный - использование машиночитаемых документов, регистрирующих автоматов, систем сбора и регистрации, обеспечивающих совмещение операций формирования первичных документов и получения машинных носителей; автоматический - используется в основном при обработке данных в режиме реального времени (информация с датчиков, учитывающих ход производства - выпуск продукции, затраты сырья, простои оборудования - поступает непосредственно в ЭВМ).

• Подготовительный . Прием, контроль, регистрация входной информации и перенос ее на машинный носитель. Различают визуальный и программный контроль, позволяющий отслеживать информацию на полноту ввода, нарушение структуры исходных данных, ошибки кодирования. При обнаружении ошибки производится исправление вводимых данных, корректировка и их повторный ввод.
• Основной . Непосредственно обработка информации. Предварительно могут быть выполнены служебные операции, например, сортировка данных.
• Заключительный . Контроль, выпуск и передача результатной информации, ее размножение и хранение.

Техпроцессы в электронной промышленности

Основная статья: Технологический процесс в электронной промышленности

При производстве полупроводниковых интегральных микросхем применяется фотолитография и литографическое оборудование. Разрешающая способность этого оборудования (т. н. проектные нормы ) и определяет название применяемого техпроцесса.

КТО производства ЭВМ часть 2. 138

Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

10.1 Основные вопросы

Понятие производственного и технологического процессов;

Типы производства;

Понятие операции;

Виды технологических процессов;

Интегрально-групповой технологический процесс.

10.2 Текст лекции

10.2.1 Производственный и технологический процессы – до 40 мин

Производственный процесс – совокупность действий людей, орудий и естественных процессов, в результате которых поступающие на предприятие материалы и полуфабрикаты превращаются в готовую продукцию.

Производственный процесс делится на основной и вспомогательный. К основному производственному процессу относят процессы по изготовлению продукции, предусмотренные заказчиком. К вспомогательному – процессы складирования, транспортирования и т.п.

Технологический процесс – главная часть производственного процесса, содержащая действия по непосредственному изменению предмета производства с превращением его в готовую продукцию.

Различают технологические процессы изготовления деталей, сборки, настройки, регулировки, контроля и сдачи изделия.

В настоящее время одним из перспективных направлений обеспечения конкурентоспособности предприятия является повышение эффективности технологической подготовки производства выпускаемых изделий. Целью технологической подготовки производства является оптимальное по срокам и ресурсам обеспечение технологической готовности производства к изготовлению изделий в соответствии с требованиями заказчика или рынка данного класса изделий. Необходимость повышения эффективности технологической подготовки производства изделий объясняется увеличением номенклатуры выпускаемой продукции во всех типах производств и высокой скоростью ее обновления. В первую очередь это характерно для единичного и мелкосерийного типов производств.

Технологическая подготовка производства заключается в разработке технологических процессов изготовления ЭВМ, а также необходимой для производства оснастки и специального технологического оборудования.

Технологическое оборудование – орудия производства, в которых для выполнения определенной части технологического процесса размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них и, при необходимости, источники энергии.

Технологическая оснастка – орудия производства, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенной части технологического процесса.

Технологический процесс делится на операции, которые, в свою очередь, делятся на установы, позиции, технологические переходы, ходы, приемы.

Операция – законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте одним или несколькими рабочими (или в условиях безлюдной технологии) непрерывно над одной или несколькими совместно обрабатываемыми (собираемыми) деталями (сборочными единицами). Напомним, что подрабочим местом понимается часть производственной площади, оснащенной основным технологическим и вспомогательным оборудованием и средствами, закрепленными за рабочим для выполнения операции.

Группа операций, выполняемых последовательно и имеющих признак общности, называется этапом технологического процесса.

Переход (технологический переход) – часть операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента (или активной технологической среды) и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке, при неизменном или закономерно изменяющемся режиме обработки. Замена инструмента или технологической среды означает выполнение очередного перехода.

Вспомогательный переход – часть операции, которая не сопровождается изменением формы или состояния заготовки, но необходима для выполнения технологического перехода.

Установ – часть операции в несколько переходов, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемой заготовки или собираемой сборочной единицы.

Проход – часть перехода, заключающаяся в снятии одного слоя материала с обрабатываемой поверхности.

Рабочий ход – часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости, свойств заготовки. Часть перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки без изменения формы, размеров, шероховатости, свойств заготовки называетсявспомогательным (холостым) ходом .

Позиция – каждое новое положение заготовки относительно инструментов при неизменном ее закреплении в приспособлении.

Прием - совокупность отдельных движений в процессе выполнения работы или подготовки к ней (пуск станка, выключение и т. п.).

Такт выпуска - интервал времени, через который производится выпуск изделий.

Ритм выпуска (производительность) - обратная величина такта –количество изделий в единицу времени.

10.2.2 Типы производства – до 20 мин

Различают три основных типа производства продукции - единичное, серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется единичным или малым объемом выпускаемых изделий, процесс изготовления которых не повторяется или повторяется через неопределенный промежуток времени. Для единичного производства характерно применение универсального, переналаживаемого оборудования, высококвалифицированного персонала, высокая себестоимость продукции и низкая производительность.

Серийное производство характеризуется изготовлением изделий перио­дически повторяющимися партиями, сериями. В зависимости от количества изделий в партии различают мелкосерийное, среднесерийное (серийное), крупносерийное производство. Выпуск партий еженедельный, ежемесячный, ежеквартальный. Для серийного производства характерно использование специализированного и автоматизированного оборудования и оснастки, особенно станков с ЧПУ. В ряде случаев, особенно для крупносерийного производства, используют специальное и автоматическое оборудование. Для многономенклатурного серийного производства экономически выгодно использование гибких производственных систем, для которых используют автоматизированную систему технологической подготовки производства (АСТПП), автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУТП). В серийном производстве рабочие имеют среднюю и высокую квалификацию, производительность труда выше, чем при единичном производстве. Производство ЭВМ различного назначения имеет серийный характер.

Массовое производство - это производство одинаковых изделий в течение длительного периода времени. Особенностью данного производства является закрепление за одним рабочим местом одной операции, требующей использования рабочих невысокой квалификации или исключения из процесса рабочих и замены их роботами и робототехническими комплексами. Для массового производства характерным является поточный принцип изготовления продукции на автоматических линиях, цехах и даже автоматических заводах. Оборудование и оснастка, как правило, специальное, дорогое и высокопроизводительное. Производство микросхем и ЭРЭ следует отнести к массовому типу производства.

10.2.3 Виды технологических процессов – до 30 мин

Технологические процессы классифицируются по различным признакам.

По методу разработки и применения различают следующие виды технологических процессов:

Единичные;

Типовые;

Групповые;

Интегрально-групповые.

Единичный технологический процесс – разрабатывается индивидуально на всю номенклатуру изделий.

Типовой технологический процесс – разрабатывается на конструктивно подобные изделия, т.е. изделия, имеющие близкую конфигурацию и одинаковые операции обработки.

Групповой технологический процесс – разрабатывается на технологически подобные изделия (одинаковые способы обработки различных по конфигурации изделий на одном и том же оборудовании и с применением одной и той же оснастки). Обеспечивает возможность применения высокопроизводительных методов обработки в единичном и серийном производстве.

Интегрально-групповой технологический процесс – при изготовлении большого числа одинаковых изделий, проходящих операции обработки в неразделенном состоянии на общей заготовке.

Интегрально-групповой технологический процесс используется при изготовлении интегральных микросхем. Каждое функциональное изделие образуется не после сборки отдельно изготовленных сборочных единиц, а как интегральный результат обработки отдельных участков поверхности или объема исходной заготовки для придания им свойств в соответствии с электрической схемой.

По степени детализации технологических документов выделяют следующие виды технологических процессов:

Маршрутные;

Операционные;

Маршрутно-операционные.

Маршрутный технологический процесс выполняют по документации, где указывается порядок (маршрут) следования операций: их вид и наименование, технологическое оборудование и оснастка, трудоемкость выполнения и квалификация работников. Переходы и режимы обработки не указываются. Данный вид технологического процесса характерен для единичного и мелкосерийного производства.

Операционный технологический процесс разрабатывается после определения маршрутной технологии, подробно разрабатывается каждая операция – дробится на технологические переходы, указываются режимы обработки. Данный вид технологического процесса характерен для серийного и массового производства, однако, с появлением станков с числовым программным управлением разработка операционной технологии стала необходимостью и в мелкосерийном производстве.

Маршрутно-операционный технологический процесс – когда на отдельные, наиболее сложные, операции маршрутной технологии разрабатывается операционная технология.

По назначению выделяют рабочие и перспективные технологические процессы.

Рабочий технологический процесс – непосредственно используемый.

Перспективный технологический процесс – применение наиболее рациональных и современных методов, оборудования, которые еще не применяются в производстве и находятся в стадии разработки.

Технологический процесс и его структура

Изделие получается в результате производственного процесса.

Производственный процесс это совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий.

Производственный процесс включает не только основные процессы, непосредственно связанные с изготовлением деталей и сборочных единиц, но и все необходимые процессы, например: подготовку производства; получение, транспортирование, контроль и хранение материалов (полуфабрикатов); ремонт оборудования и др.

Технологическим процессом (ТП) называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства.

Технологический метод - совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, обработки или сборки, перемещения, включая технический контроль, испытания в технологическом процессе изготовления или ремонта, установленных безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнению изделия.

По методу выполнения различают три основных части технологического процесса: формообразование, обработку и сборку.

Формообразование это изготовление заготовки или изделия из жидких, порошкообразных или волокнистых материалов: литье, формование, гальванопластика.

Обработка это заданное изменение формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки при выполнении технологического процесса: обработка резанием и давлением, термическая обработка, электрофизическая и электрохимическая обработки, нанесение покрытия.

Сборка это образование разъемных или неразъемных соединений составных частей заготовки или изделия: сварка, клёпка, пайка, склеивание, свинчивание и др.

Заготовка - это предмет производства, из которого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности и свойств материала изготовляют деталь или неразъемную сборочную единицу.

Для качественного изменения предметов производства, т.е. для осуществления технологического процесса, используются различные средства производства, в первую очередь орудия производства . К ним относятся:

Технологическое оборудование (оборудование) - орудие производства, в которых для выполнения определенной части ТП размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них и при необходимости источники энергии. Например: прессы, металлорежущие стенки, гальванические ванны, испытательные стенды, верстак и т.д.

Технологическая оснастка (оснастка) - орудие производства, добавляемые к технологическому оборудованию для выполнения определенной части ТП. Например: режущий инструмент, калибры, прессформы, приспособления и т.д.

Технологический процесс выполняется на рабочих местах . Рабочее место - это часть производственной площади цеха, на которой размещены один или несколько исполнителей работы и обслуживаемая ими единица технологического оборудования, а также оснастка и предметы производства.

Технологический процесс структурно расчленяется на следующие элементы:

технологические операции;

переходы;

установы;

Технологическая операция (операция) - законченная часть ТП обработки одной или несколько одновременно обрабатываемых заготовок, выполняемую на одном рабочем месте одним рабочим или бригадой. Операция начинается с момента установки заготовки в станок и включает всю ее последующую обработку и снятие со станка. Операция является основным элементом при разработке, планировании и калькуляции ТП. Примеры операций: сверление отверстия в детали, нарезание зубьев зубчатого колеса, штамповка пластин магнитопроводов и т.д. Технологические операции разделяются на технологические и вспомогательные переходы.

Технологический переход (переход) - законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента, режима работы станка и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке. Следующий переход начинается с момента изменения какого-либо из этих параметров.

Вспомогательный переход - это законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей, но необходимы для выполнения технологического перехода (например, установка заготовки, смена инструмента и т.д.)

Переход состоит из рабочих и вспомогательных ходов.

Рабочий ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки. Технологический переход может состоять из одного или нескольких рабочих ходов. Например, черновое фрезерование плоскости с большим припуском на обработку может быть произведено за два или более рабочих ходов.

Вспомогательный ход - это законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

При изменении положения обрабатываемой заготовки операция может состоять из нескольких установов и позиций.

Установ - это часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Позиция - это фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения части операции.

Прием - законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением. Например, вспомогательный переход "установка заготовки в приспособление" включает приемы: взять заготовку, установить в приспособление и закрепить.

Общим припуском на обработку называется слой материала, представляющий собой разность между размерами заготовки и размерами окончательно обработанной детали.

Базовой поверхностью обрабатываемой заготовки называется поверхность, которой заготовку устанавливают в приспособление и ориентируют при обработке на станке относительно режущего инструмента.

Вопрос 3. Классификация технологических процессов.

В основе любого производства лежит технологический процесс, под которыми понимаются совокупность действий по добыче и переработки сырья в готовую продукцию. В основе любых процессов лежат физические, химические, биологические процессы, различающиеся характером количественных и качественных изменений сырья в процессе его переработки.

Основная классификация технологических процессов является способ организации и кратность обработки сырья.

Виды технологических процессов в зависимости от способа их организации : единичный, типовой, групповой, дискретный (прерывный, периодический), непрерывный и комбинированный.

Единичный технологический процесс (ЕТП) разрабатывается для изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства. Разработка ЕТП включает в себя следующие этапы.

1. Анализ исходных данных и выбор действующего аналога ЕТП.

2. Выбор исходной заготовки и метода ее получения.

3. Определение содержания операций, выбор технологических баз и составление технологического маршрута (последовательности) обработки.

4. Выбор технологического оборудования, оснастки, средств автоматизации и механизации технологического процесса. Уточнение последовательности выполнения переходов.

5. Назначение и расчет режимов выполнения операции, нормирование переходов и операций ТП, определение профессий и квалификации исполнителей, установление требований к технике безопасности.

6. Расчет точности, производительности и экономической эффективности ТП. Выбор оптимального процесса.

7. Оформление рабочей технологической документации.

Необходимость каждого этапа, состава задач и последовательности решения устанавливается в зависимости от типа производства.

Типизация ТП позволяет устранить их многообразие с обоснованным сведением к ограниченному числу типов.

Типовой технологический процесс (ТТП) характеризуется единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для групп изделий с общими конструктивными признаками.

Типизацию начинают с классификации изделий. Классом называют совокупность деталей, характеризуемых общностью технологических задач. В пределах класса детали разбивают на группы, подгруппы и т.д. до типа. Практически к одному типу относят детали, для которых можно составить один технологический процесс.

ТПП разрабатывают с учетом последних достижений науки и техники, опыта передовых рабочих, что позволяет значительно сократить цикл подготовки производства и повысить производительность за счет применения более совершенных методов производства.

Групповой технологический процесс (ГТП) предназначен для совместного изготовления или ремонта групп изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

При группировании одна из наиболее сложных деталей принимается за комплексную. Эта деталь должна иметь все поверхности, встречающиеся у деталей данной группы. Они могут быть расположены в иной последовательности, чем у комплексной детали. При отсутствии такой детали в группе создается условная комплексная деталь. По этому технологическому процессу можно обрабатывать любую деталь группы без значительных отклонений от общей схемы.

Групповые технологические процессы используют для механической обработки деталей на универсальном оборудовании, для электромонтажных, сборочных и других операций, что делает целесообразным применение высокопроизводительных автоматов и полуавтоматов в мелкосерийном производстве.

Периодические процессы (например, выплавка стали, литье в форму, термообработка и др.) проводятся на оборудовании, которое загружается исходными материалами или заготовками через определенные промежутки времени; после их обработки полученный продукт выгружается. Периодические или дискретные процессы характеризуются чередованием во времени рабочих и вспомогательных операций, выполняются они, как правило, на одном месте. Они компактны в пространстве и растянуты по времени. Основным недостатком таких процессов является то, что во время загрузки и выгрузки продукта оборудование не работает (простаивает) или работает не в полную мощность. Это приводит к потерям рабочего времени и большим затратам труда. Кроме того, непостоянство технологического режима в начале и конце процесса усложняет обслуживание, затрудняет автоматизацию и приводит к удлинению продолжительности производительного цикла. Все эти причины и побуждают заменять периодические процессы более рациональными при наличии экономической и технической возможности.

Непрерывные процессы (например, разливка стали, прокатка или волочение профилей из металлов и сплавов, переработка нефти, производства цемента) осуществляются в аппаратах, где поступление сырья и выгрузка конечных продуктов производятся непрерывно. Однако все стадии процесса могут протекать одновременно как в различных частях аппарата (например, перегонка нефти в ректификационной колонне), так и в различных аппаратах, составляющих данную установку. Они характеризуются непрерывным и одновременным выполнением рабочих и вспомогательных технологических действий, но на разных местах. Параллельность выполнения операций позволяет значительно повысить производительность, но требует увеличения пространства.

Комбинированные процессы являются сочетанием стадий периодических и непрерывных процессов (например, поточные линии механической обработки деталей, коксование угля, работа доменной печи или стана периодической прокатки металлических профилей). Комбинированные технологические процессы позволяют удачно сочетать преимущества периодических и непрерывных действий и устранить их недостатки.

По сравнению с комбинированными и периодическими процессами непрерывные отличаются отсутствием простоев оборудования, перерывов в выпуске конечных продуктов, возможностью полной автоматизации и механизации, устойчивостью технологического режима и соответственно большей стабильностью качества выполняемой работы, в т. ч. и готовой продукции. Например, слитки металлов и сплавов, изготовленные в установках непрерывной разливки, отличаются более высоким качеством и отсутствием дефектов, характерных для слитков, полученных в изложницах (обычное литье). Большая компактность оборудования обеспечивает меньшие капитальные затраты и эксплуатационные расходы на ремонт и обслуживание, уменьшает потребность в рабочей силе, увеличивает производительность труда, позволяет полнее и эффективнее использовать энергетические ресурсы. По этим причинам основной тенденцией промышленного производства массового типа является замена периодических процессов непрерывными. Но, как правило, технологическое оборудование для непрерывных процессов является более сложным и дорогим.

Сейчас периодические процессы сохраняют свое значение в производствах относительно небольшого масштаба (в том числе опытных) с разнообразным ассортиментом продукции. Там применение указанных процессов позволяет достичь большой гибкости в использовании оборудования при меньших затратах.

2. По кратности обработки сырья различают процессы: с разомкнутой (открытой) схемой, в которой сырье или материал подвергается однократной обработке; с замкнутой (круговой, циркуляционной или циклической) схемой, в которой сырье или вспомогательные материалы неоднократно возвращаются в начальную стадию процесса для повторной обработки, а иногда и регенерации (восстановление потерянных свойств); комбинированные (со смешанной схемой).

Примером процесса с разомкнутой (открытой) схемой является конвертерный способ получения стали. Примером процесса с замкнутой схемой может служить циркуляция специальной жидкой смеси для охлаждения резца токарного станка при скоростной механической обработке металлов резанием. В такой замкнутой схеме охлаждающая жидкость постоянно циркулирует между бачком, резцом, сборником для жидкости и насосом для ее перекачивания в бачок. Другим примером процесса с замкнутым циклом может быть химическая переработка нефтяных фракций, где для непрерывного восстановления активности катализатора последний постоянно циркулирует между реакционной зоной крекинга и прокалочной печью для выжигания углерода с его поверхности.

Процессы с замкнутой схемой более компактны, чем процессы с разомкнутой схемой, требуют по сравнению с ними меньшего расхода сырья, вспомогательных материалов и энергии на транспортировку реагентов. Циклические (с замкнутой схемой) процессы широко используются во многих производствах для многократного или частичного возвращения тепловых или материальных потоков в начальную стадию процесса. Это позволяет рационально и экономно расходовать энергию, сырье, материалы и водные ресурсы, получать продукцию высокого качества. Наиболее совершенные технологические процессы – процессы с замкнутой схемой – являются основой создания безотходных, материало- и энергосберегающих производств.

В промышленности часто применяют комбинированные процессы (со смешанной схемой), являющиеся сочетанием процессов с открытой и закрытой схемой (например, производство серной кислоты нитрозным способом). В таких процессах одни промежуточные продукты (оксиды серы) обрабатываются по открытой схеме, проходя последовательно ряд аппаратов, а другие (оксиды азота) – циркулируют по замкнутой схеме.

3. Классификация технологических процессов по способам переработки сырья . В основе переработки сырья лежат физические, механические, химические и биологические процессы, различающиеся между собой характером качественных изменений и превращений вещества.

Физические технологические процессы. Так, использование физических процессов для переработки сырья характеризуется изменением состояния (твердое, жидкое газообразное), внешней формы и физических свойств. Эти ТП могут быть реализованы при изменении параметров окружающей предмет труда условий, например температуры, давления, электромагнитного поля, ионизирующего и радиоактивного излучений и т.п. Как правило, физические технологические процессы в чистом виде редко реализуются, часто они вызывают и химические превращения, тогда такие процессы превращаются в физико-химические. Чистые физические процессы – превращение воды в пар или лед и наоборот; превращение графита под действием температуры и давления в алмаз, расплавление или затвердевание чистых металлов или веществ. Физико-химический процесс – это расплавление руды или металлолома и получение жидкого сплава, который при затвердевании не только переходит в твердое тело, но и претерпевает химическое превращение, изменяется кристаллическая решетка и структура сплава.

Часто использование физических технологических процессов при изготовлении некоторых изделий позволяет существенно повысить качество и эффективность работы. В частности, в современном машиностроении получают все большое распространение материалы, которые отличаются высокой твердостью и вязкостью, трудно поддающиеся традиционным способам обработки. Все возрастающее количество применяемых штампов и пресс-форм отличается высокой сложностью внутренних полостей. Это послужило основанием создания и внедрения в производство высокоэффективных электрофизических (ЭФ) и электрохимических (ЭХ) методов обработки, сущность которых заключается в том, что обработка облегчается благодаря ослаблению связей между элементарными объемами заготовки за счет их нагрева, расплавления и удаления из зоны обработки или перевода сплава в легко удаляемое соединение.

При электрофизической обработке используют инструмент – электрод, который может быть изготовлен из легкообрабатываемого материала (меди, графита, медно-графитовой композиции и т. п.). При сближении в жидком диэлектрике электродов, инструмента и заготовки возникает электрический разряд, и через зазор между ними начинает течь электрический ток. Электроны, соударяясь с анодом (заготовкой), интенсивно его разогревают и расплавляют микрообъемы заготовки. Расплавленные частички сплава охлаждаются жидким диэлектриком и удаляются из зазора между инструментом и заготовкой. Электрофизические методы отличаются высокой концентрацией энергии (1000–100000000 Вт/см2) на локальных участках обрабатываемой заготовки, частицы материала удаляются с поверхности в расплавленном или парообразном состоянии. На электроэрозионных станках можно выполнять сложные полости в заготовках, резать и сверлить их, шлифовать и полировать. При полировке отпадает необходимость в применении инструмента, достаточно обеспечить мощный разряд между полируемым изделием и водным раствором поваренной соли.

Разновидностями ЭФ являются электроэрзионная, электроискровая, электроимпульсная, электроконтактная и плазменная обработка.

Характерной особенностью электроэрозионной (электроразрядной) обработки является то, что электрический пробой происходит по кратчайшему пути, что предопределяет разрушение (оплавление) наиболее близкорасположенных участков заготовки. Поэтому при выполнении углублений (полостей) или отверстий обрабатываемая поверхность заготовки принимает форму электрода. Известно, что механическая обработка наружных поверхностей заготовки значительно проще, производительнее и экономичнее, может быть выполнена более качественно, чем внутренних поверхностей, при этом может использован простой инструмент и универсальные оборудование.

Механические технологические процессы. В производстве более 80% технологических процессов – это механические, в результате которых изменяются форма, качество поверхности, геометрические размеры и свойства предмета обработки. Так при пластической деформации металлической заготовки придают требуемую форму и геометрические размеры, параллельно изменяются и физические свойства сплава заготовки (наклеп и упрочнение). Применяя механические технологические процессы, получают листы, сортовой прокат, поковки, трубы, проволоку и многое другое. При обработке резанием путем снятия стружки заготовке придают определенную форму и размеры, превращают ее в будущую деталь, которая в результате такой обработки приобретает заданную точность геометрических размеров с соответствующей шероховатостью поверхностей. При такой обработке свойства материала заготовки не изменяются.

При выполнении разъемных соединений деталей и узлов изделия реализуется типичный механический технологический процесс, большинство сборочных ТП базируются на чисто механических процессах (завернуть винт или гайку, запрессовать подшипник или втулку, выполнить клепанное соединение, развальцевать, зашплинтовать и т. д.), причем выполнение операций по соединению отдельных деталей или узлов не требуют высокой квалификации исполнителей и эти операции могут быть легко автоматизированы, особенно при массовом типе производства.

Механические технологические процессы широко используются в горнодобывающей промышленности, при измельчении, смешивании, дозировке, сортировке, уплотнении, формовки, упаковки сырья и материалов.

Химические процессы , в отличие от физических и механических, характеризуются изменением не только физических свойств, но и агрегатного состояния, химического состава и внутреннего строения веществ. Например, химической переработкой природного газа из метана получают водород, этилен, ацетилен, метиловый спирт и другие продукты; гидролизом древесины – скипидар, деготь, камфару, ванилин, спирты, канифоль.

Химические процессы лежат в основе жизнедеятельности живых организмов. В технологии промышленного производства термин ”химические процессы” следует понимать в широком смысле и не отождествлять с производством только химических веществ. Химико-технологические процессы являются основой производства многих строительных материалов, металлов и пищевых продуктов, используются в машиностроении, при производстве радиоэлектронной аппаратуры, измерительной техники, изделий легкой промышленности. Химические технологические процессы играют важную роль в развитии электроники, биотехнологии и создании новых материалов с уникальными свойствами, без которых немыслимо современное производство многих товаров с высокими качественными показателями.

Химические технологические процессы. Основухимического ТПсоставляют химические реакции (простые сложные, обратимые и необратимые, экзотермические и эндотермические) различных веществ при создании определенных условий. При этом образуются новые вещества, которые уже имеют совершенно другие свойства. Как правило, большая часть из них представляет основной продукт, а часть– побочный и отходы. ТП состоит из трех стадий: подготовки сырья или материалов, химической реакции, выделение (отвод) полученных веществ из реактора.

В зависимости от используемого сырья ТП могут быть разделены на процессы по переработке растительного, животного и минерального сырья. Химические технологические процессы (ХТП) могут быть низкотемпературные, протекающие при температуре до 500 °С и высокотемпературные (выше 500 °С); каталические и не каталические; происходящие под вакуумом, под высоким или атмосферном давлении и др.

Благодаря развитию химической технологии и совершенствованию ХТП в последние 50 лет появилось десятки тысяч новых материалов и веществ, имеющих уникальные свойства, это – различные клеи, фторопласты, полиуретаны, краски, лаки, полиэтилены, полипропилены, полиамиды, эпоксидные смолы, поликарбонаты, винипласты, полистиролы, поливинилхлориды (ПВХ),текстолиты, гетинаксы и т.д. Материалы, полученные с помощь. ХТП в значительной степени изменили качество жизни человека и сейчас уже трудно представить жизнь без них. Производство одежды, обуви, жилых зданий, бытовой техники, автомобилей, приборов и много другого стало благодаря ХТП более технологично, производительно, рентабильно и качественно. Роль химической промышленности трудно переоценить, валовый внутренний продукт Республики Беларусь более чем 50% наполняется за счет продукции ХТП.

Биологические процессы связаны либо с использованием живых микроорганизмов с целью получения требуемых продуктов (традиционная биотехнология), либо с воспроизведением в искусственных условиях процессов, протекающих в живой клетке (современная биотехнология).

Биологические технологические процессы. Биологические процессы протекают благодаря микроорганизмам, которые перерабатывают исходное сырье в полезные материалы (органическое удобрение, вино, спирт, медпрепораты, металлы, горючий газ, кисломолочные продукты, витамины, белки, органические кислоты и т. д.). Вторая половина XX столетия отмечена интенсивным развитием биотехнологий. Биотехнологией называют промышленную технологию получения ценных продуктов из исходного сырья с помощью микроорганизмов. Биотехнологические процессы известны с древних времен: хлебопечение, приготовление вина и пива, сыра, уксуса, молочнокислых продуктов, биоочистка воды, борьба с вредителями растительного и животного мира, обработка кожи, растительных волокон, получение органических удобрений и т.д. Научные основы были заложены в 19 веке французским ученым Л. Пастером (1822-1895г.), положившим начало микробиологии. Этому способствовало, с одной стороны, бурное развитие молекулярной биологии и генетики, биохимии и биофизики, с другой стороны, возникновение проблемы нехватки продовольствия, минеральных ресурсов, энергии, медпрепаратов, ухудшения экологической ситуации. В современном понимании в сферу биотехнологии включают генетическую и клеточную инженерию, цель которых – изменение наследственных механизмов функционирования организмов для управления деятельностью живых существ. Биотехнология тесно связана с технической микробиологией и биохимией. В ней также применяются многие методы химических технологии, особенно на конечных этапах производственного процесса, при выделении веществ, например, из биомассы микроорганизмов.

В основе биотехнологии лежит микробиологический синтез, т.е. куль­тивирование выбранных микроорганизмов в питательной среде определенного состава. Мир микроорганизмов – мельчайших, преимущественно одноклеточных организмов (бактерии, микроскопические грибы, водоросли и др.) – чрезвычайно обширен и разнообразен. Размножаются они чаще всего простым делением клеток, иногда почкованием или другими бесполыми способами.

Микроорганизмы характеризуются самыми разнообразными физиологическими и биохимическими свойствами. Для некоторых из них, так называемых анаэробов, не нужен кислород воздуха, другие отлично растут на дне океана в сульфидных источниках при температуре 250 оС, третьи выбрали себе в качестве среды обитания ядерные реакторы. Есть микроорганизмы, сохраняющие жизнеспособность в глубоком вакууме, а есть и такие, которым ни почем давление в 1000–1400 ат. Необычайная устойчивость микроорганизмов позволяет им занимать крайние границы биосферы: их обнаруживают в грунте океана на глубине 11 км, в атмосфере на высоте более 20 км. Микроорганизмы широко распространены в природе, в грамме почвы их может содержаться до 2–3 млрд. В микроорганизмах многие процессы биосинтеза и энергетического обмена, например, транспорт электронов и синтез белка, протекает аналогично тем же процессам, что в клетках высших растений и животных.

Однако микроорганизмам присущи и специфические ферментные и биохимические реакции, на которых основана их способность разлагать целлюлозу, лингин, углеводороды нефти, воск и другие вещества. Существуют микроорганизмы, способные усваивать молекулярный азот, синтезировать белок, вырабатывать множество биологически активных веществ (антибиотики, ферменты, витамины и др.). На этом основано применение микроорганизмов для получения самых разнообразных продуктов. Причем в современной биотехнологии все активнее применяются не целые организмы, а их составляющие: живые клетки, различного рода структуры, являющиеся их частями, и биологические молекулы.

Сейчас с помощью биотехнологий получают антибиотики, витамины, аминокислоты, белки, спирты, кормовые добавки для животных, кисломолочную продукцию и многое другое. Интерес к использованию биотехнологий постоянно возрастает в различных отраслях деятельности человека: в энергетике, пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве, химической промышленности и т. д. Это объясняется в первую очередь возможностью применения в качестве сырья возобновляемых ресурсов (биомассы), а также экономией энергии. Например, такие вещества, как аммиак, глицерин, метанол, фенол, производить выгодней биотехнологией, чем химическими способами.

Перспективным направлением развития биотехнологии является разработка и внедрение в практику микробиологических способов получения различных металлов. Как известно, микроорганизмы играют важную роль в круговороте веществ в природе. Установлено, что они причастны к процессу образования рудных ископаемых. Так в начале двадцатого столетия на одном старом отработанном медном руднике было обнаружено в откаченном из шахты водном растворе огромное количество меди, которая была произведена бактериями из сернистых соединений меди. Окисляя нерастворимые в воде сульфиды меди, бактерии превращают их в легко растворимые соединения, причем процесс протекает очень быстро. Микроорганизмы способны перерабатывать не только медные соединения, но и извлекать из руды железо, цинк, никель, кобальт, титан, алюминий, свинец, висмут, уран, золото, германий, рений и многие др. Особенно эффективно использование бактерий на завершающей стадии эксплуатации рудников, при переработки отвалов. Внедрение геомикробиологической технологии позволит вовлечь в промышленное использование труднодоступные, глубинные залежи полезных ископаемых. После соответствующих подготовительных работ достаточно будет погрузить на нужную глубину трубы и подвести по ним к рудной породе биораствор. Проходя через породу, раствор обогатиться теми или иными металлами, и поднятый на поверхность вынесет необходимые природные ископаемые. Отпадает необходимость строительства дорогостоящих шахт, уменьшиться нежелательная нагрузка на экологическую ситуацию, высвобождаются большие площади земли, занимаемыми шахтами, отвалами и обогатительными предприятиями, сократятся расходы на очистку атмосферы, земли и сточных вод, значительно снизится себестоимость добытых полезных ископаемых.

Интенсивное развитие и расширение применения биологических процессов при производстве медицинских препаратов, белков и кормов, органических удобрений, продуктов питания на основе брожения, горючих газов и жидкостей, микроорганизмов для очистки жидкой и воздушной среды обитания живого мира является весьма актуальной и высокоэффективной задачей экономики Республики Беларусь. Нельзя пренебрегать возможностью использования биотехнологий при разработке нетрадиционных способов получения энергетических ресурсов. Превращение биомассы в биогаз дает возможность получить 50-80% потенциальной энергии, не загрязняя окружающую среду.

Биотехнология сегодня имеет следующие направления: 1) промышленную биотехнологию (микробиологический синтез); 2) генетическую и клеточную инженерию; 3) инженерную энзимологию (белковую инженерию). Промышленная биотехнология реализует процессы, которые проводятся в искусственных производственных условиях с целью получения пекарских, винных и кормовых дрожжей, вакцин, белково-витаминных концентратов (БВК), средств защиты растений, заквасок для кисломолочных продуктов и силосования кормов, почвоудобрительных препаратов, антибиотиков, гормонов, ферментов, аминокислот, витаминов, спиртов, органических кислот, растворителей. Кроме того эти процессы позволяют утилизировать отходы, целлюлозу и получать биогаз.

Генетическая инженерия позволяет создавать искусственные генетические структуры посредством воздействия на материальные носители наследственности (ДНК), с ее помощью можно формировать совершенно новые организмы и производить физиологически активные вещества белковой природы для медицинских и сельскохозяйственных нужд (производить интерферон, инсулин, гормон роста живых организмов). Генная инженерия считается самой перспективной областью современной биотехнологии, с ее помощью возможно исправлять наследственные заболевания человека, создавать стимуляторы регенерации тканей для лечения ран, ожогов, переломов.

Инженерная энзимология является перспективным направлением развития промышленной биотехнологии, представляет собой науку, разрабатывающей основы создания высокоэффективных ферментов для промышленной интенсификации технологических процессов при значительной экономии материальных и энергетических ресурсов. Ферменты используются при производстве сахара для диабетиков, гормональных препаратов, обработки кож, получении тканей, бумаги, синтетических материалов, глюкозы, улучшения качества молочных продуктов и т. п.

Вывод: Деление процессов переработки сырья на физические, механические химические и биологические часто является условным из-за невозможности проведения четкой границы между ними. Так, например, изменение формы и внешнего вида материала сопровождается химическими процессами (электрохимическая и электроэрозионная обработка поверхностей, металлургические процессы получения металлов и сплавов, термомеханическое упрочнение материалов и т. д.), а химические процессы почти во всех производствах сопровождаются механическими. Но, несмотря на условность подобной классификации, деление процессов на физические, биологические, химические и механические способствует типизации процессов промышленного производства и облегчает выбор наиболее эффективного способа переработки сырья. Выбор технологического процесса зависит от многих факторов: доступности сырья, вида используемой энергии, степени сложности аппаратурного оформления, затрат на производственные здания, сооружения, оборудование, их монтаж и эксплуатацию, а также от качества и себестоимости готовой продукции.

Каждое производство состоит из последовательных целенаправленных действий, которые носят название «технологические процессы». Любой этап можно назвать технологическим элементом или операцией.

Что такое технологический процесс?

Технологический процесс - эточасть чего-либо на определенном этапе изменения и усовершенствования данного изделия либо заготовки. Этапы изготовления продукта могут, в свою очередь, также подразделяться на отдельные ступени деятельности. Как правило, единичные технологические процессы характеризуются их выполнением одним работником на отдельном Из таких звеньев или операций поэтапного изготовления изделия и собирается полный производственный изготовительный цикл. Между операциями деталь проходит промежуточные переходы, являющиеся вместе с технологическим этапом законченной частью производственного процесса. Ступень производства считается отдельно выделенной еще по признаку применяемых орудий труда и средств оснащения данного технологического цикла. Они должны быть неизменными. Это могут быть изменение размеров либо формы заготовки, соединение нескольких деталей, изменение структуры исходного вещества, свойств материалов, перемещения заготовки.

Технологические процессы, исходя из ГОСТ 3.1109—82, можно разделить на несколько категорий:

1. Типовые.
2. Перспективные.
3. Маршрутные.
4. Операционные.
5. Маршрутно-операционные.
6. Временные.
7. Стандартные.
8. Проектные.
9. Рабочие.
10. Единичные.

Разработка технологического процесса

Процессы разрабатываются на начальном Для этого изготавливаются чертежи будущего изделия и отдельных деталей. Это - проектный процесс.

Затем определяется последовательность поэтапного выполнения технологических операций (маршрутно-операционный процесс). Например, если нам нужно произвести механическую обработку заготовки, то, чтобы добиться наиболее полной рациональности, разрабатывается план обработки. В нем указывается последовательность обработки поверхностей, точность, взаимное расположение частей и способы. Затем начинается рабочий процесс. Его можно разбить на отдельные технологические операции.

Например, на первом этапе изготавливаются с помощью литья, ковки, штамповки или прокатки отдельные элементы. Затем они обрабатываются на станках по резке металла. В итоге на выходе получаются детали с определенной формой и размерами согласно чертежам. На следующем этапе производства идет сборка элементов, механизмов и узлов. Наконец, производится операция по сборке всего изделия. Следующими действиями будут технологические процессыпо его испытанию и подгонке, далее - по отделке и покраске продукта. Все поэтапно выполняемые операции после своего завершения проходят контроль над качеством и соблюдением

Разработка технологического процесса предусматривает три его вида.

1. Единичный процесс, подразумевающий изготовление одноименных типовых изделий.
2. Типовой процесс, применяющийся при производстве группы деталей с одинаковыми технологическими и конструктивными особенностями.
3. использующийся при изготовлении продукта с разными конструктивными особенностями, но с общими технологическими возможностями.

Проектирование производственных технологических процессов делается для того, чтобы обеспечить более качественное изготовление будущего изделия. Технологические операции должны быть направлены на повышение производительности труда и качества продукта, а также снижение себестоимости, расширение механизации и автоматизации производственных этапов и улучшение условий труда. Изготовление или ремонт изделия должны быть безопасными для рабочих.

Технологический процесс – часть процесса производства, направленная на придание изделию требуемых размеров, форм, свойств, характеристик и т.д. Технологический процесс содержит в себе совокупность всей необходимой информации для придания продукции конечного вида. В нем содержатся операции и переходы, последовательность их выполнения, необходимые режимы и параметры обработки и т.д.

Виды техпроцессов

В зависимости от степени обобщенности выделяют единичный, и технологические процесс.

Титульный лист (ТЛ) – первый лист комплекта технологических документов. Оформляется в соответствиями с требованиями ГОСТ 3.1105-84.

Карта эскизов (КЭ) – графические изображения и таблицы для конкретизации выполняемой операции. Оформляется в соответствии с требованиями ГОСТ 3.1105-84 .

Технологическая инструкция (ТИ) – свод методов, правил и описаний действий для изготовления конечных изделий, предназначенный для сокращения объема технологической документации (ТД).

Маршрутная карта (МК) – описание маршрута движения изготавливаемого продукта внутри цеха.

Операционная карта (ОП) – описание переходов, применяемого инструмента и оснастки.

Ведомость оснастки (ВО), Ведомость материалов (ВМ), Ведомость оборудования (ВОБ), Карта наладки (КН) и т.д.

Для внедрения в производство, технологический процесс утверждается уполномоченным лицом, выполняется согласование оборудования, технологической оснастки, обрабатывающего инструмента и т.д.

Примеры оформления

Правила заполнения информационных блоков комплекта ТД регулируются ГОСТом 3.1103-82 .

ГОСТ 3.1705-81 регламентирует термины и названия технологических операций, применяемые при создании технологического процесса.

Пример оформления маршрутной карты

Автоматизация проектирования

Для автоматизации и ускорения существует целый ряд специализированного программного обеспечения – систем автоматизированного проектирования технологических процессов (САПР ТП). На данный момент существует немало различных программных продуктов для упрощения процессов проектирования ТП, таких как Вертикаль , СПРУТ ТП , Techcard и многие другие. У каждой системы можно выделить свои индивидуальные преимущества и недостатки.

Технологическая сущность систем автоматизированного проектирования технологических процессов - возможность решения самых разнообразных задач. В большинстве случаев такие программы представляют из себя набор инструментов, облегчающий проектирование техпроцесса. В некоторых САПР ТП реализована возможность подключения трехмерной модели детали. С помощью графического интерфейса можно указать поверхности 3D модели , которые следует обработать, программа проведет их анализ и предложит варианты процессов обработки. Выбор инструмента и необходимой оснастки можно вести из базы данных инструмента, если таковая имеется и актуальна на конкретном предприятии. Управление технологическим процессом можно осуществлять лишь в случае доступности информации о характеризующих данный технологический процесс параметрах.

Основные и вспомогательные техпроцессы

Совокупность производственных процессов можно разделить на основные – процессы изготовления изделий, механическая обработка , а так же их сборка, и вспомогательные – операции подготовки сырья, транспортирование, контроль и т.д.

Составные части технологического процесса

Механическая обработка изделий – процесс придания заготовке требуемых размеров и форм путем снятия слоев материала специальным режущим инструментом. Технологический процесс состоит операций , подразделяющихся на переходы , проходы , приемы и установки . От специализации и серийности производства, главным образом, зависит и степень разделения технологических процессов на операции.

Технологическая операция – какая-либо часть технологического процесса, выполняемая непрерывно одним или несколькими рабочими, и на одном рабочем месте.

Переход – процесс обработки одной конкретной поверхности с помощью одного и того же инструмента при одних и тех же параметрах резания (неизменных скорости, подаче и т.д.).

Установка – выполняемая за одно закрепление заготовки часть операции. Для обработки большинства деталей требуется несколько установок. В случае, если заготовку можно обработать за одну установку, эту часть процесса можно назвать операцией . Многократные переустановки заготовки могут привести к существенному снижению размерной точности, поэтому от невостребованных переустановок следует отказаться, используя специальные приспособления.

Прием – направленные на достижение определенных целей действия рабочего, т.е. пуск технологического оборудования, установка технологической оснастки,

Технологические процессы по уровню обобщения делятся на два вида: единичный и типовой.

Единичный технологический процесс применим только для изго­товления одного конкретного изделия, а типовой технологический про­цесс - для изготовления группы схожих изделий.

Единичный технологический процесс - это процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.

К преимуществам единичного технологического процесса относят­ся, с одной стороны, возможность учета всех особенностей данного изде­лия, а с другой стороны, наиболее эффективного изготовления изделия за счет учета конкретных производственных условий (имеющегося техно­логического оборудования, приспособлений, инструментальной оснаст­ки, квалификации рабочих и т. п.).

Наряду с преимуществами единичный технологический процесс имеет и недостатки. Для его разработки требуются большие затраты вре­мени и труда.

Затраты времени на разработку технологического процесса могут во много раз превышать затраты времени на его осуществление. Если изго­тавливается большое число изделий, то доля затрат времени на разработ­ку технологического процесса, приходящаяся на одно изделие, будет не­значительной, но при небольшом выпуске изделий эта доля резко возрас­тет. В этом случае разрабатывают укрупненный технологический про­цесс, например, создают лишь маршрутное описание технологического процесса, в которое включают последовательность операций и оборудо­вание, но без указаний переходов и режимов процесса. Все остальное предоставляется решать непосредственно рабочему, который должен иметь соответствующую квалификацию. По мере роста объема выпус­каемой продукции разработку технологического процесса проводят более подробно.

В единичном высокая продолжительность разработки технологического процесса нередко входит в противоречие с продолжи­тельностью самого процесса. Чем тщательней и подробней разрабатыва­ется единичный технологический процесс, тем больше времени требуется для его разработки и тем выше должна быть квалификация технолога. Однако в определенных условиях затраты времени на разработку процес­са становятся значительно больше затрат времени на его осуществление Иллюстрацией такого положения может служить технологический про­цесс изготовления деталей на станке с ЧПУ, где его разработка отличает­ся большой тщательностью и подробностью. Так, к примеру, документа­ция технологического процесса изготовления детали на станке с ЧПУ содержит карту наладки, операционно-техническую карту, схему движе­ния инструментов, операционную расчетно-техническую карту, карту программирования, чертежи специального инструмента и оснастки. Все это приводит к росту трудоемкости разработки операции; например, только разработка управляющей программы и ее отладка для деталей высокой сложности требует нескольких рабочих дней технолога-програм­миста, в то время как обработка небольшой партии таких деталей может уложиться в одну рабочую смену.

Проектирование единичного технологического процесса отличается большим числом возможных решений по каждому изделию, подлежаще­му изготовлению. Поэтому в условиях единичного производства при сравнительно малом времени, отводимом на разработку процесса, воз­можность подкрепления принимаемых решений объективными технико- экономическими расчетами очень ограничена.

В массовом производстве высокая трудоемкость тщательной разра­ботки единичного технологического процесса оказывается оправданной, так как ее величина несопоставимо мала по сравнению с трудоемкостью изготовления всего объема изделий данного наименования. Оправдыва­ет себя в массовом производстве и применение специального оборудо­вания, оснастки, отличающиеся высокопроизводи ч-льными рабочими процессами.

Недостатки еДИНИЧНОЙ ТеХНОЛОГИИ В массовом ПрОИЗВОДС і І. Н" проявляются в большой длительности технологической подго: производства, обусловленной необходимостью создания специальных технологических средств.

Широкое применение единичной технологии в масштабе всего ма­шиностроительного производства страны приводит к большим потерям. Дело в том, что в среднем изготавливаемые изделия состоят примерно на 70 % из общемашиностроительных узлов и деталей, близких по своему конструктивному строению. Но на тысячах машиностроительных пред­приятий их изготавливают по единичным технологическим процессам, мало отличающимся по эффективности друг от друга, но зачастую ис­пользующим оригинальную оснастку, а в крупносерийном и массовом производстве - и оригинальное технологическое оборудование. При этом прогрессивные высокоэффективные решения, разработанные на каком - либо одном предприятии и потребовавшие больших затрат труда, теря­ются в огромном разнообразии разработок и практически не находят применения на других предприятиях.

Все перечисленные негативные стороны единичной технологии по­служили причиной поиска нового вида технологии, свободной от этих недостатков. Первым шагом в этом направлении явилась разработка ти­повой технологии, когда в 30-е годы XX века проф. А. П. Соколовский 1111 высказал идею типизации технологических процессов.

Типовой технологический процесс характеризуется единством со­держания и последовательности большинства технологических операций для группы изделий с общими конструктивными признаками.

В основе типовой технологии лежит классификация изделий на классы - подклассы - группы - подгруппы - типы. Тип представляет со - |><>й группу схожих изделий, среди которых выбирается типовой представитель, обладающий наибольшей совокупностью свойств изде - Iіий, вошедших в эту группу. На типовой представитель разрабатывается пшовой технологический процесс, по которому осуществляется изготов - неиие всех изделий этого типа. В случае отсутствия в конкретном изде - ііии гой или иной характеристики (например, какой-то поверхности) при (ииработке рабочего процесса соответствующая операция из типового процесса исключается.

Тем самым типовой процесс в определенной степени разрешает противоречие между большими затратами времени на разработку процесса и малыми сроками на изготовление изделия, так как затраты времени на разработку рабочего технологического процесса для изготов­ления конкретного изделия резко сокращаются. Разрабатывая на группу деталей, близких по своему конструктивному оформлению, один типовой процесс, можно разработать более совершенный процесс, так как на его проектирование можно затратить больше времени и средств. Пользуясь типовым процессом, рабочий технологический процесс на деталь из группы будет разработан достаточно быстро и качественно.

Типовые процессы позволяют избегать повторных и новых разрабо­ток при проектировании рабочих технологических процессов, вследствие чего облегчается труд технолога и сокращаются затраты времени на раз­работку.

Важное обстоятельство: типовой технологический процесс, приоб­ретая универсальность, одновременно теряет черты индивидуальности. Действительно, типовой технологический процесс изготовления деталей разрабатывается под группу конструктивно схожих деталей, вошедших в один тип. По этому типовому процессу изготавливаются все детали группы, несмотря на то, что они чем-то отличаются друг от друга. В этом и заключается универсальность типового технологического процесса.

Потеря индивидуальности типового процесса заключается в том, что он не учитывает отмеченные выше различия, специфику изделий, во­шедших в один тип. Как известно, в каждом типе из группы деталей вы­бирают типовую деталь, которая отличается наиболее часто встречаю­щимися конструктивными формами, размерами, требованиями к точно­сти и другими показателями качества. Типовая деталь, как правило, наи­более сложная из всех деталей, вошедших в данный тип. Поэтому если бы для каждой детали из этой группы разработать единичный технологи­ческий процесс, то он был бы более эффективным, чем типовой процесс, так как он учитывает все особенности детали (иными словами, потеря индивидуальности не позволяет типовому процессу стать оптимальным для каждой детали данной группы).

Чем больше изделия в группе отличаются по своему конструктив­ному оформлению и требованиям к качеству, тем сильнее отличается типовой процесс от оптимального. Это является одним из ограничений расширения группы изделий под один типовой технологический процесс. В результате изготавливаемые изделия приходится делить на большее число типов, что приводит к росту числа типовых процессов и снижает эффективность типизации.

В целом типовая технология способствует:

1) сокращению разнообразия технологических процессов и внесе­нию однообразия в изготовление сходных изделий:

2) внедрению и распространению передового опыта и достижений науки и техники;

3) упрощению разработки рабочих технологических процессов и сокращению затрат времени на их разработку;

4) сокращению разнообразия средств технологического оснащения технологических процессов;

5) разработке новых высокоэффективных технологических процессов.

Эффективность единичной и типовой технологий будет разной в за­висимости от типа производства. В массовом производстве эффективнее применять единичный технологический процесс, так как он позволяет создать оптимальный технологический процесс, дающий в итоге высокий суммарный экономический эффект.

По мере роста разнообразия выпускаемых изделий, снижения се­рийности их выпуска, величин партий увеличиваются потери времени, связанные с частыми переналадками технологического оборудования и оснастки. В итоге снижается эффективность производства, повышается себестоимость изготовления изделий. И чем шире выпускаемая номенк­латура изделий и меньше их серийность, тем ниже эффективность произ­водства.

В этих условиях возникла задача группирования изделий, отличаю­щихся однородностью технологии изготовления, что позволяет снизить число переналадок оборудования и увеличить размеры партий, посту­пающих на обработку.

В результате решения этой задачи появился новый вид технологии - групповая технология, основоположником которой является проф. С. П. Митрофанов .

Если типовая технология направлена на сокращение трудоемкости технологической подготовки производства, повышение эффективности технологических процессов и распространение прогрессивных решений, го групповая технология предназначена для повышения эффективности производственного процесса.

Групповой технологический процесс - это процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологиче­скими признаками.

Групповой процесс нашел применение в мелкосерийном и серийном производстве. Принципиальная сущность групповой технологии заклю­чается, прежде всего, в группировании изделий в технологические груп­пы по технологическому подобию.

Групповой технологический процесс разрабатывают на комплексное изделие. В отличие от типового изделия комплексное изделие является "собирательным", часто не существующим в действительности, объеди­няющим в себе черты большинства изделий, вошедших в группу. Для комплексного изделия разрабатывается технологический процесс и все изделия этой группы, будучи, как правило, проще комплексного изделия, изготовляют по данному технологическому процессу, пропуская отдель­ные технологические переходы. Все изделия, закрепленные за этим тех­нологическим процессом, изготовляют партиями.

В качестве комплексного изделия технологической группы служит какое-то изделие из группы или искусственно созданное изделие. Напри­мер, комплексная деталь формируется следующим образом: берется наи­более сложная деталь, которая включает все поверхности других деталей и, если она не содержит всех поверхностей, содержащихся в других дета­лях группы, то к ней искусственно добавляют недостающие поверхности.

Различают групповую операцию и групповой технологический процесс. Групповая технологическая операция разрабатывается для вы­полнения технологически однородных работ при изготовлении группы изделий на специализированном рабочем месте при условии возможно­сти частичной подналадки технологической системы. Групповой техно­логический процесс представляет собой комплекс групповых технологи­ческих операций, выполняемых на специализированных рабочих местах в последовательности технологического маршрута группы изделий, эле­ментов.

Применение групповой технологии особенно эффективно тогда, ко­гда на ее основе в серийном и мелкосерийном производствах удается создать групповые поточные или даже автоматические линии изготовле­ния изделий или деталей отдельных групп. Создание подобных линий обычно основано на сочетании принципов типизации технологических процессов и групповой обработки, т. е. когда применяется типовой маршрут (например, при обработке заготовок по отдельным групповым операциям, выполняемым на станках с групповыми настройками, и при широком использовании групповых переналаживаемых приспособ­лений).

Применение групповой технологии тем эффективней, чем больше технологическая группа.

При внедрении групповой технологии возникают трудности, свя­занные с организацией больших технологических групп не только в связи со сложностью в построении групповых наладок и приспособлений, но и из-за необходимости учета календарного планирования по выпуску изделий.

Изделия, изготавливаемые по групповой технологии, хотя и похожи, но имеют и различия, поэтому за редким исключением избавиться полно­стью от переналадки оборудования не удается.

По мере расширения номенклатуры деталей в группе при разработке групповой наладки возрастают ее сложность, количество позиций и время простоя инструментальных позиций. Это ограничивает номенкла­туру деталей в группе приводит к росту числа групп и, следовательно, увеличению числа групповых технологических процессов (операций).

Групповая технология оправдывает себя при условии многократного повторения выпуска данной технологической группы изделий. Если по­вторяемость отсутствует или незначительна, то дополнительные затраты на технологическую подготовку, которые значительно выше по сравнению с единичной технологией, себя не окупают (примером эффек­тивного применения групповой технологии может служит авиационная промышленность, где имеет место высокая повторяемость групп).

Практика внедрения типовых и групповых технологических процес­сов показывает, что, несмотря на очевидные преимущества, доля их вне­дрения невысока и до сих пор доминирует единичная технология. Одной из главных причин этого является недосток классификации изделий на типы, группы, которыми пользуются при разработке типовых и группо­вых процессов. Анализ этих классификаций показывает, что в обоих слу­чаях в явном или неявном виде в качестве отличительных признаков вы­ступают не конструктивные, а технологические характеристики. Это приводит к тому, что на предприятиях, различающихся составом техно­логических средств и квалификацией работников, одна и та же номенкла­тура изделий будет разбита на разные группы. С другой стороны, стоит изменить на предприятии применяемую технологию и оборудование, как придется изменять типы и группы. Чтобы свести к минимуму эти недос - іатки, надо классифицировать изделия на группы не по технологическим, а конструктивным признакам, что позволит сократить разнообразие ти­повых и групповых процессов и расширить область их применения. Под­водя итог анализу различных видов технологического процесса, можно отметить следующее: применение единичного процесса позволяет разра­батывать оптимальные процессы, но это приводит к большим затратам времени на их разработку;

Применение типового технологического процесса снижает объем и сроки технологической подготовки производства, но не обеспечивает оптимального процесса для каждой детали одного типа;

Применение группового технологического процесса хотя и увеличи­вает размер партии, но требует повторяемости выпуска изделий, что су­щественно снижает область его эффективного применения.

Все три вида технологии не обладают гибкостью, так как не позво­ляют изменять в случае надобности маршрут.

Одной из главных причин недостатков всех видов технологических процессов является описание изделия на геометрическом уровне, когда деталь представляется совокупностью элементарных геометрических поверхностей, а сборочная единица - совокупностью деталей как геомет­рических тел.

Это приводит к тому, что технолог, разрабатывая технологический процесс, стремится изготавливать на операциях такие совокупности по­верхностей, которые позволяют достичь наибольшей производительно­сти. Однако при этом часто нарушаются связи между поверхностями, обусловленные совместным выполнением функций детали. В результате, во-первых, появляется многовариантность технологического процесса из - за большого числа комбинаций поверхностей, изготавливаемых на опе­рациях, а во-вторых, из-за изготовления функционально связанных по­верхностей на разных операциях возникают сложные технологические размерные связи, приводящие к необходимости введения дополнитель­ных операций.

Все это приводит к необоснованному разнообразию технологиче­ских процессов, повышению трудоемкости их разработки, вызывают трудности в типизации технологических процессов и в группировании деталей при разработке групповых процессов.

Если же деталь описывать функциональными блоками в виде моду­лей поверхностей, объединенных совместным выполнением служебных функций, то геометрический признак становится вторичным, а элемен­тарные поверхности входят в состав модулей поверхностей и не являются самостоятельными объектами при разработке технологических процессов.

Учитывая ограниченную номенклатуру МП и их высокую повто­ряемость, можно существенно снизить разнообразие технологических операций по составу изготавливаемых МП. В итоге упростится разработ­ка технологических процессов, их типизация и группирование деталей при использовании групповых процессов.

Все изложенное справедливо и для сборочных технологических процессов, если сборочную единицу рассматривать как совокупность модулей соединения.

С целью реализации изложенных преимуществ описания изделия как совокупности МП и МС, следует рассматривать построение техноло­гического процесса как компоновку из модулей изготовления МП (МС), входящих в состав детали (сборочной единицы).

В связи с этим процесс получил название модульного технологиче­ского процесса, соответственно он может быть единичным, типовым, групповым процессом, и представляет собой результат дальнейшего со­вершенствования методики разработки технологических процессов, на­чиная с описания изделия.

Модульный технологический процесс -- это технологический про­цесс, построенный из модулей процессов изготовления МП или МС, вхо­дящих в состав изготавливаемого изделия. В основе модульного техноло - I ического процесса лежит объективное существование МП и МС, яв - ияющихся конструктивными элементами изделий. Узкая номенклатура и ограниченное число описывающих их характеристик открывает путь к іипизации конструктивных решений МП, МС. унификации их характе­ристик и на этой основе разработке модулей технологического обеспече­ния изготовления МП и получения МС.

В состав модулей технологического обеспечения входят модули технологического процесса (МТИ) изготовления МП и сборочного про­цесса (МТС) получения МС, модули технологического оборудования (МО), инструментальной наладки (МИ), технологических баз (МТБ), приспособления (МПр) и контрольно-измерительного устройства (МКИ).

Поскольку модульное технологическое обеспечение разрабатывает­ся иод типовые МП и МС с унифицированными характеристиками, то оно отличается высоким уровнем обобщения, следовательно, широкой областью применения,

Имея технологическое обеспечение на модульном уровне, модуль­ный технологический процесс изготовления, например, детали, строится і недующим образом. Сначала определяется последовательность форми­рования из заготовки всех МП детали, затем из банка данных вызывают - i >1 МТИ, МТБ, МО, МИ, МПр, МКИ, необходимые для изготовления ка­ждого МП, затем МТИ объединяются в операции.

Модульный технологический процесс объединяет в себе преимуще - | іва единичного, типового и группового технологических процессов. Действительно, модульный технологический процесс разрабатывается так же, как и единичный технологический, учитывающий все особенно сти изделия. Однако в отличие от единичного процесса трудоемкость его разработки невысока, так как он строится методом компоновки из имею­щихся модулей технологического обеспечения.

Идея типизации в модульном технологическом процессе реализует­ся на уровне модулей технологического обеспечения, при этом типизация осуществляется более эффективно, так как модули МП и МС в отличие от изделий описываются небольшим числом характеристик.

Например, даже сравнительно простая деталь содержит десятка два поверхностей и имеет большое разнообразие вариантов конструктивного решения. При этом требования к точности и качеству поверхностного слоя у поверхностей такой детали может быть различным, что еще боль ше увеличивает ее разнообразие. В итоге для изготовления такого мно жества деталей потребуется большое число типовых технологических процессов.

В отличие от детали МП одного наименования имеет меньшее число вариантов конструктивного решения, содержит, за редким исключением, не более трех поверхностей, что существенно снижает разнообразие МГ1 и уменьшает число типовых модулей технологического процесса.

Идея групповой технологии, заключающаяся в организации техно­логических групп из разных изделий, в условиях модульной технологии решается наилучшим образом. Дело в том, что в силу ограниченной но­менклатуры МП и МС сравнительно просто формировать технологиче­ские группы даже в условиях единичного производства, т. е. не требуется повторяемость выпускаемых изделий.

И в заключение отметим, что модульный технологический процесс приобретает некоторую гибкость, позволяя в ограниченных пределах изменять последовательность операций. Это объясняется тем, что в тра­диционных технологических процессах функционально связанные по­верхности детали могут изготавливаться на разных операциях. Например, такие поверхности детали, как торец, отверстие и шпоночный паз, обра­зующие комплект баз (МПБ311), могут изготавливаться на разных опе­рациях. В результате между операциями возникают сложные размерные связи, которые нарушаются при изменении последовательности опера ции, что может привести к браку. Поэтому изменение разработанного маршрутного процесса недопустимо. В модульном же технологическом процессе функционально связанные поверхности детали всегда объеди­нены соответствующим модулем и изготавливаются на одной операции. Это существенно упрощает размерные связи технологического процесса, делает их прозрачными, что позволяет сравнительно просто определять возможность изменения маршрута обработки.

Принципы построения модульных технологических процессов по - июляют по-новому строить машиностроительное производство, в основе которого лежит сквозное применение модульного принципа по всей про­изводственной цепочке: изделие - технологические процессы - техноло­гические системы - организация производственного процесса.

По степени унификации различают следующие виды технологи­ческих процессов:

единичный;

• групповой.

Вид технологического процесса определяется количеством изде­лий, охватываемых процессом (одно изделие, группы однотипных изделий).

Наименование процессов устанавливают по стандартам СРПП (Система разработки и постановки продукции на производство).

Единичный технологический процесс - технологический процесс, относящийся к изделиям одного наименования, типоразмера и ис­полнения, независимо от типа производства (применяется для изго­товления изделий одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от типа производства).

Типовой технологический процесс - технологический процесс, ха­рактеризуемый единством содержания и последовательности боль­шинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.

Рис. Общий конструктивный признак – тела вращения

Типовой процесс применяется:

а) как информационная основа при разработке рабочего техноло­гического процесса;

б) как рабочий технологический процесс при наличии всей необ­ходимой информации для изготовления детали, или как база для раз­работки стандартов на типовые технологические процессы.

Типовой технологический процесс может являться совокупно­стью типовых технологических операций, которые характеризуются единством содержания и последовательности технологических пере­ходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.

Групповой технологический процесс - технологический процесс, характеризуемый единством методов обработки с использованием однородных и быстро переналаживаемых приспособлений для групп изделий даже с разными конструктивными признаками (но общими технологическими).

Рис. Разные конструктивные признаки

Групповой технологический процесс может состоять из группо­вых технологических операций, которые являются общими для групп различных деталей с определенной групповой оснасткой на данном оборудовании.

Таким образом, групповой технологический процесс - это сово­купность групповых технологических операций, обеспечивающих изготовление различных деталей группы (или нескольких групп) по общему технологическому маршруту.

Каждый вид технологических процессов характеризуется следую­щими признаками :

а) основным назначением процесса:

• перспективный;

б) степенью детализации содержания процесса:

маршрутный,

операционный,

маршрутно-операционный.

Рабочий технологический процесс - технологический процесс, выполняемый по рабочей и (или) конструкторской документации (применяется: для изготовления в соответствии с требованиями рабо­чей технической документации).

Перспективный технологический процесс - технологический процесс, соответствующий современным достижениям науки и техники, методы и средства осуществления которого полностью или частично предстоит освоить на предприятии (используются как информаци­онная основа для разработки рабочих технологических процессов при техническом и организационном перевооружении производства; рассчитан на применение более совершенных методов обработки, более производительных и экономически эффективных средств тех­нологического оснащения и изменения принципов организации производства).

Маршрутный технологический процесс - технологический про­цесс, выполняемый по документации, в которой содержание опера­ций приводится без указания переходов и режимов обработки (техно­логический маршрут - последовательность прохождения заготовки, детали или сборочной единицы по подразделениям предприятия при выполнении технологического процесса изготовления или ремонта).

Операционный технологический процесс - технологический про­цесс, выполняемый по документации, в которой содержание опера­ций излагается с указанием переходов и режимов обработки.

Маршрутно-операционный технологический процесс - технологи­ческий процесс, выполняемый по документации, в которой содержа­ние отдельных операций излагается без указания переходов и режи­мов обработки.