1. Технологичность объекта производства. Принципиальная схема отработки прибора на технологичность.

2. Общая схема изготовления прибора. Понятие системы «СПИЗ». Основные виды, методы и способы получения заготовок деталей приборов.

3. Обработка резанием. Режимы резания. Режущий инструмент: классификация, общая характеристика, область применения.

4. Общие сведения о системе «СПИЗ» при обработке резанием. Классификация оборудования и приспособлений.

5. Токарная система «СПИЗ» с ручным и механическим управлением.

6. Сверлильная и расточная системы «СПИЗ» с ручным и механическим управлением.

7. Фрезерная система «СПИЗ» с ручным и механическим управлением.

8. Станки с числовым программным управлением: особенности, примеры моделей.

9. Обрабатывающие центры с числовым программным управлением: общие сведения, особенности. Токарные обрабатывающие центры: особенности, примеры моделей.

10. Обрабатывающие центры сверлильно-фрезерно-расточной группы: особенности, примеры моделей.

1. Технологичность объекта производства (прибора)

Сущность понятия «технологичность»

В любом производстве, включая приборостроение, существуют понятие «технологичность» и задача отработки объекта производства на технологичность. Причём задача эта является одной из важнейших, которые приходится решать на производстве.

В чём её сущность?

Под отработкой объекта производства на технологичность понимается установление соответствия данного объекта и окружающей среды 21 на каждой стадии его жизненного цикла.

В общем случае эта задача состоит из трёх последовательно выполняемых подзадач:

а) всесторонний анализ объекта производства с целью выявления несоответствий его окружающей среде;

б) установление необходимости устранения выявленных несоответствий;

в) устранение несоответствий, если в этом есть необходимость (возможна ситуация, когда несоответствия не существенны, или их устранение неэффективно).

Примеры конкретных несоответствий будут рассмотрены в следующей теме, а сейчас рассмотрим классификацию объектов отработки на технологичность.

Все объекты отработки на технологичность можно разделить на 4 разновидности.

1. Производственный процесс (или его элементы) всего предприятия (или его подразделений) в отношении всей продукции (или отдельного прибора). В общем случае, объектом отработки на технологичность выступает всё производство в целом (производственное объединение, завод, фирма и т.п.). Такая всесторонняя экспертиза всего производства получила название «технологический аудит» 20. В частном случае объектом является физический процесс преобразования исходного материала в готовую продукцию.

2. Описание производственного процесса (или его элементов) в виде документов или (и) нематериальных моделей.

3. Прибор (или его элементы) в виде материального объекта.

4. Описание прибора (или его элементов) в виде документов или (и) нематериальных моделей.

Под технологичностью объекта производства понимается его комплексная характеристика, определяющая:

а) затраты различного вида (материальные, энергетические, временные, стоимостные, информационные и т.д.), связанные с существованием объекта на всём протяжении его жизненного цикла;

б) соответствие этих затрат некой допускаемой величине (норме).

Чем меньше затраты, тем более технологичен объект производства, и наоборот.

Если воспринимать зависимость между затратами и технологичностью в буквальном смысле, то можно придти к парадоксу: «самым технологичным является объект, который не существует, поскольку не требует никаких затрат». Однако такой вывод не корректен, т.к. нельзя рассматривать технологичность несуществующего объекта. И всё же, если объект существует, то затраты неизбежны, но они не должны превышать допустимого предела.

Основные характеристики технологичности

В основе понятия технологичности лежат четыре её ключевых характеристики: комплексность, экономичность, относительность и динамичность.

Как комплексная характеристика, технологичность устанавливается:

а) на всех стадиях жизненного цикла объекта;

б) по целой системе нормативных показателей;

в) по всем уровням членения объекта (например, прибор – сборочная единица – деталь)

Как экономическая категория, технологичность предусматривает оценку, цель которой – сравнение технологичности с базовым ее значением. В качестве базовой технологичности выступает технологичность объекта-аналога (прототипа) в целом, либо базовые значения отдельных нормативных показателей.

Различают качественную и количественную оценки.

Качественная оценка:

а) предшествует, входит в состав и подытоживает количественную оценку;

б) характеризует технологичность обобщенно, на основе опыта и соответствующих рекомендаций;

в) требует, прежде всего, глубоких практических знаний;

г) субъективна (зависит от квалификации специалиста, дающего эту оценку), и потому носит приближённый характер.

Примеры качественной оценки: «технологично – нетехнологично»; «лучше – хуже»; «рекомендуется – не рекомендуется», «рационально – не рационально».

Принципиальная схема отработки прибора на технологичность

Каждая разновидность объекта производства предполагает свою схему отработки на технологичность. Рассмотрим принципиальную схему отработки на технологичность прибора.

Согласно определению, обеспечение технологичности любого объекта (а значит и прибора) выполняется на каждой стадии его жизненного цикла.

• Несмотря на то, что на стадии НПП прибор, как таковой, ещё отсутствует, отработка на технологичность не лишена смысла. Просто объектом отработки выступает не сам прибор, а его идея. Анализу, например, подлежат механизмы прибора на соответствие законам механики.

По данным зарубежной и отечественной технической литературы, 50–70 % от общих причин дефектов приборов и машин связано с недостатками в конструкторских решениях, 20–30 % – с технологией производства, недостаточным качеством сырья и материалов, и только 5–15 % – по вине производственного персонала 16. Отсюда видно, какие стадии жизненного цикла наиболее ответственны за технологичность прибора.

• На стадии КПП главным действующим лицом выступает конструктор. Он оформляет идею прибора в виде конструкторской документации (чертежей). Выполняя чертежи будущего прибора, он влияет на технологичность прибора на всех последующих стадиях его жизненного цикла. Имеется в виду, что конструктор, разрабатывая прибор, должен предусмотреть оптимальность ожидаемых, прогнозируемых затрат на проектирование технологии (стадия ТПП), на изготовление прибора (стадия производства), на использование (стадия эксплуатации), на обслуживание и ремонт (стадия технического обслуживания и ремонта). Таким образом, конструктор несёт наибольшую ответственность за технологичность будущего прибора.

Отработка технологичности прибора на стадии КПП производится комплексно (в отношении всего прибора и его частей), а оценка технологичности – качественно и количественно.

• На стадии ТПП главным действующим лицом выступает технолог. Он оформляет конструкторскую идею в технологическую документацию: технологические карты с описанием вида и порядка действий по созданию прибора. Технолог уточняет и конкретизирует условия обеспечения технологичности (в том числе, прогнозируемой), заложенные конструктором, но в более тесной связи с конкретной производственной обстановкой. Как и на предыдущей стадии, отработка на технологичность производится комплексно, а оценка технологичности – качественно и количественно.

Впервые на этой стадии может появиться обратная связь с предыдущей стадией (КПП). Обратная связь есть отступление от цели (цель – создание качественного прибора в установленные сроки с наименьшими затратами), это возврат для изменения ранее принятого решения. Дело в том, что технолог может выявить нетехнологичные с его точки зрения решения, принятые ранее конструктором. Например, конструирование изделия из труднообрабатываемых материалов нетехнологично с точки зрения механической обработки резанием, как и завышенные требования к точности. Ситуация разрешается совместным обсуждением технологом и конструктором выявленных несоответствий. В итоге возможны два результата: конструктор изменяет своё решение, либо остаётся при своём мнении. Первый результат улучшает технологичность, второй – ухудшает. В частном случае, это улучшение или ухудшение технологичности касается только стадии ТПП. Возможно, что решение конструктора не технологичное для стадии ТПП, является технологичным для последующих стадий. И наоборот.

• На стадии производства главным действующим лицом выступает производственник (станочник, сборщик, контролёр, мастер и т.п.). Он «материализует» прибор, или его части, на основе технологической документации. Он отрабатывает на технологичность «свою» часть прибора, в соответствии с выполняемой работой. Таким образом, задача решается дифференцированно, а оценка технологичности выполняется качественно. Возможно появление обратных связей по изменению технологии (связь со стадией ТПП) и (или) конструкции (связь со стадией КПП).

• На стадии эксплуатации главным действующим лицом выступает потребитель, который отрабатывает прибор на технологичность комплексно, в условиях конкретной эксплуатационной среды, а оценку технологичности производит, в начале – количественно (на момент покупки), а затем – качественно (по мере использования). Возможно появление обратных связей в виде рекламаций к производителю, которые могут иметь различные первопричины: не удобное расположение элементов конструкции (вина конструктора), не прочная конструкция в виду отсутствия термообработки (вина технолога), не надёжное крепление при сборке (вина сборщика).

• На стадии технического обслуживания и ремонта главным действующим лицом выступает ремонтник, который отрабатывает прибор на технологичность дифференцированно, в отношении конкретной неисправности, а оценку технологичности производит количественно и качественно. Теоретически возможно образование обратных связей, в виде замечаний к прибору с точки зрения его ремонта, с наибольшим числом первопричин (претензии к конструктору, технологу, производственнику и потребителю).

• На стадии утилизации объектом отработки на технологичность является не столько сам прибор, сколько производственный процесс его утилизации. В связи с этим уместно привести следующие примеры.

2. Общая схема изготовления прибора (рис. 1.5.1)

Исходный материал в расплавленном состоянии

Заготовительное производство (заготовок или деталей)

литьё

обработка давлением

гальваника

прокатка

штамповка

слитков

ковка

сварка

отливок

контроль

Обрабатывающее производство (заготовление деталей)

обработка резанием

термическая обработка

слесарная обработка

электрофизическая обработка

электрохимическая обработка

нанесение покрытий

контроль

Сборочное производство (сборочных единиц и приборов)

сборка деталей в изделие

юстировка (настройка) изделий

контроль

Маркирование Упаковывание Консервация Оформление сопроводительной документации

Окончательный контроль

Рис. 1.5.1. Общая схема изготовления прибора

Формообразование – изготовление заготовки или изделия из жидких, порошковых или волокновых материалов 2. Поскольку каждый формообразующий процесс имеет определённую цель – создание изделия, то мы вправе говорить о технологическом процессе 2, который состоит из технологических операций и содержит целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда (заготовки или изделия).

В схеме используются новые понятия, которые необходимо определить 1–5.

Материал – исходный предмет труда, потребляемый для изготовления изделия.

Заготовка – предмет труда, из которого изменением формы, размеров, свойств поверхности и (или) материала изготавливают деталь.

Технологический метод – совокупность правил, определяющих последовательность и содержание действий при выполнении формообразования, перемещения, контроля, испытания в технологическом процессе (ТП) изготовления или ремонта, установленных безотносительно к наименованию, типоразмеру или исполнению изделия.

Обработка – действие, направленное на изменение свойств предмета труда при выполнении ТП.

Механическая обработка – обработка давлением или резанием.

Обработка давлением – обработка, заключающаяся в пластическом деформировании или разделении материала.

Штампованная заготовка – изделие или заготовка, полученные технологическим методом штамповки.

Штамповка – обработка давлением с помощью штампа.

Отливка – изделие или заготовка, полученные технологическим методом литья.

Литьё – изготовление заготовки или изделия из жидкого материала заполнением им полости заданных форм и размеров с последующим затвердеванием.

Поковка – изделие или заготовка, полученные технологическим методом ковки.

Ковка – обработка давлением с помощью универсального подкладного инструмента или бойков.

Сборка – образование соединений составных частей изделия. Примерами видов сборки являются клёпка, сварка заготовок и т.д. Соединение может быть разъёмным или неразъёмным.

Обработка резанием – обработка, заключающаяся в образовании новых поверхностей отделением поверхностных слоёв материала с образованием стружки.

Термическая обработка – обработка, заключающаяся в изменении струк

туры и свойств материала заготовки вследствие тепловых воздействий.

Электрофизическая обработка – обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости поверхности заготовки с применением электрических разрядов, электронного или оптического излучения, плазменной струи.

Электрохимическая обработка – обработка, заключающаяся в изменении формы, размеров и (или) шероховатости поверхности заготовки вследствие растворения её материала в электролите под действием электрического тока.

Гальванопластика – изготовление заготовки или изделия из жидкого материала при помощи осаждения металла из раствора под действием электрического тока.

Слесарная обработка – обработка, обычно дополняющая станочную механическую обработку или завершающая изготовление изделий соединением, сборкой и регулировкой. Выполняется ручным или механизированным слесарным инструментом. Слесарные работы включают разметку, рубку, правку и гибку, резку, опиливание, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий, нарезание резьбы, шабрение, притирку и доводку, клёпку и паяние.

Нанесение покрытия – обработка, заключающаяся в образовании на заготовке поверхностного слоя из инородного материала. Примерами нанесения покрытия являются:

• окрашивание,

• анодирование,

• оксидирование,

• металлизация и т.д.

Самыми трудоёмкими процессами, среди процессов указанных в схеме (рис. 1.5.1), считаются обработка давлением, обработка резанием и сборка.

Сущность процессов формообразования неизменна в любых условиях выполнения и для любых приборов. Другое дело, что длительность и характер выполнения каждого из них различны в зависимости от особенностей конкретной производственной среды, в рамках которой они имеют место.

Понятие системы «СПИЗ»

В основе любого процесса формообразования лежит взаимодействие элементов системы «СПИЗ»:

• станка (или оборудования),

• приспособления,

• инструмента,

• заготовки.

Первые три элемента системы «СПИЗ» составляют так называемые средства технологического оснащения 2, под которыми понимается совокупность орудий производства, необходимых для осуществления ТП.

Технологическое оборудование 2 – средства технологического оснащения, в которых для выполнения определённой части ТП размещаются материалы или заготовки, средства воздействия на них, а также технологическая оснастка.

Примерами технологического оборудования являются:

• литейные машины,

• прессы,

• станки,

• печи,

• гальванические ванны,

• испытательные стенды и т.д.

Технологическая оснастка 2 – средства технологического оснащения, дополняющие технологическое оборудование для выполнения определённой части ТП. Примерами технологической оснастки являются:

• режущий инструмент,

• штампы,

• приспособления,

• калибры,

• пресс-формы,

• модели,

• литейные формы,

• стержневые ящики и т.д.

Приспособление 2 – технологическая оснастка, предназначенная для установки или направления предмета труда или инструмента при выполнении технологической операции.

Инструмент 2 – технологическая оснастка, предназначенная для воздействия на предмет труда с целью изменения его состояния. Состояние предмета труда определяется при помощи меры и (или) измерительного прибора.

Исходная заготовка 2 – заготовка перед первой технологической операцией.

Все виды заготовок можно разделить на две большие группы (рис. 1.5.2):

• штучные;

• кратные.