1.2. Етапи та стадії проектування технологічного процесу

Зміст проектування складається з таких етапів, які взаємопов’язані між собою і найефективніше розкривають послідовність розроблення та виконання проекту, а саме: організаційно-підготовчий, конструкторський, технологічний, завершальний.

На кожному етапі має здійснюватися відповідна система послідовних дій у виконанні проекту, які називаються стадіями.

Перший етап проектування — організаційно-підготовчий, на якому постає важливе завдання — правильно вибрати об’єкт проектування, адже від цього залежить успіх подальшої роботи.

На цьому етапі необхідно вибрати і поставити проблему, усвідомити значення майбутнього виробу як для самого себе, так і для суспільства в цілому, тобто визначитись у доцільності виконання проекту.

Збирають інформацію стосовно обраної проблеми чи виробу, який будуть проектувати, використовуючи довідники, книги, журнали, каталоги, мережу Інтернет. Результатом роботи на цьому етапі може бути реферат із тієї проблеми, яка досліджується в цьому проекті.

Проектувальники формують та пропонують різноманітні ідеї, а згодом і варіанти конструкції, визначають та обговорюють оптимальний варіант запропонованої конструкції, найбільш вдалі параметри своєї майбутньої конструкції, із погляду умов використання, із власного досвіду та досвіду оточуючих. Аналізують різні варіанти конструкцій із метою виявлення параметрів і граничних вимог до об’єкта проектування.

Отже, цей етап проектування складається з таких стадій: по¬шук проблеми, усвідомлення проблемної сфери, вироблення ідей та варіантів, формування основних параметрів, обґрунтування проекту, аналіз майбутньої діяльності, прогнозування майбутніх результатів. Засобами діяльності (співпраці) виступають особистий досвід, досвід учителя та однокласників, а також засоби масової інформації — журнали, книги, Інтернет тощо.

Наступним етапом проектування є конструкторський, на якому проектувальники складають ескізи можливих варіантів майбутнього виробу, проводять функціональний та композиційний аналіз, на основі чого вибирають оптимальну форму чи конструкцію виробу, здійснюють добір матеріалів та інструментів, визначають найдоцільнішу технологію виготовлення обраної конструкції, виконують економічні, екологічні та міні маркетингові дослідження та вносять відповідні зміни (пошук недорогих матеріалів чи зменшення кількості оброблюваних операцій під час планування технологічного процесу). Також на цьому етапі розробляється робоче креслення чи ескіз, на основі якого буде виготовлено виріб.

Засобами діяльності виступають усі робочі інструменти і пристрої, якими користуються при розробці проекту.

Отже, конструкторський етап містить такі стадії: складання ескізних варіантів (клаузура), розробка конструкторсько-технологічної документації, добір матеріалів, вибір інструментів та обладнання, вибір технології обробки деталей виробу, їх з’єднання, обробка, економічне та екологічне обґрунтування, міні-маркетингові дослідження, в яких визначають доцільність виготовлення проекту з точки зору економії матеріалів та енергоресурсів для його виготовлення. Перед тим, як що-небудь виготовити, треба зважити, у що обійдеться пропонована робота. Яким буде прибуток чи витрати на виготовлення виробу? Відповіді на ці запитання дають економічні розрахунки. Таким чином, необхідно знаходити раціональні конструкції, проявляти заповзятість, спритність, кмітливість, щоб виготовити корисну річ з мінімальними матеріальними затратами, з недорогих матеріалів і разом з тим, наділивши її цілим рядом переваг.

У проспекті творчого проекту на цьому етапі необхідно подати: обґрунтування витрат необхідних матеріалів, засобів, енергії для виготовлення виробу; визначення його собівартості та ціни, передбачуваних прибутку й термінів реалізації.

Наступним моментом цього етапу буде здійснення екологічної експертизи, де необхідно подати повну характеристику з точки зору екологічної безпеки виготовлення, і не менш важливим є обґрунтування використаної сировини.

На третьому етапі — технологічному, виконуються заплановані операції, здійснюється самоконтроль та оцінка якості виробу. Засоби — інструменти та обладнання, що заплановані й передбачені в змісті технологічного процесу.

Цей етап проектування передбачає такі стадії, як виконання технологічних операцій, передбачених технологічним процесом, самоконтроль своєї діяльності, дотримання технологічної, трудової дисципліни, культури праці.

На заключному етапі здійснюється кінцевий контроль, порівняння і випробування проекту, порівнюють виготовлену конструкцію із запланованою. Якщо будуть знайдені недоліки та неполадки, намагаються їх усунути, аналізується проведена робота, встановлюється, чи досягли своєї мети, який результат їхньої праці, здійснюється самооцінка спроектованого виробу.

На самому початку роботи необхідно визначити, який проект буде виконуватися: індивідуальний чи груповий. Якщо проект виконується двома особами або групою, то відбувається їх формування за інтересами, розподіл ролей, завдань відповідно до рівня знань, бажаної практичної діяльності в рамках проекту.

Як відомо, в основі проекту лежить певна проблема. А для її розв’язання людина повинна мати знання з різних галузей науки, а також володіти певними інтелектуальними вміннями (робота з інформацією, її аналіз, узагальнення і висновки), творчими вміннями (вироблення ідеї, варіантів розв’язання проблеми, прогнозування результатів), комунікативними вміннями (ведення дискусії, уміння слухати й чути співбесідника, відстоювати свою точку зору, висловлювати власну думку).

Під час виконання проектів кожен виріб, послугу можна реалізувати різними шляхами — варіантів вирішення кожного завдання є безліч. Тому потрібно кілька разів намалювати, прочитати і, лише переконавшись у тому, що певний варіант найбільш технологічний, економічний, екологічний, відповідає вимогам дизайну, найбільш задовольняє вимоги школи, сім’ї або ринку, приступити до його виготовлення.

23

У цілому в процесі проектування також можна виділити три інші великі етапи:

- збір і аналіз вихідної інформації; синтез технологічних рішень; техніко-економічне обґрунтування і оформлення технологічної документації.

Послідовність проектування в межах цих етапів може бути надана у вигляді нижченаведеного укрупненого алгоритму (див. табл. 1.1).

Таблиця 1.1

Укрупнений алгоритм проектування технологічних процесів

1. Збір вихідних даних

2. Аналіз службового призначення машини, вузла, деталі. Аналіз технічних умов та вимог до конструкції деталі

3. Визначення типу виробництва, такту випуску або партії запуску, організаційної форми виробництва

4. Відпрацювання конструкції виробу на технологічність

5. Аналіз базового або уніфікованого технологічного процесу

6. Вибір способу виготовлення вихідної

7. Призначення способів обробки поверхонь

8. Призначення технологічних аз

9. Формування варіантів маршрутного технологічного процесу

10. Формування структури операцій

11. Розрахунок припусків та меж операційних розмірів

12. Розмірний аналіз технологічного процесу

13. Розрахунок режимів та норм часу

14. Техніко-економічне обґрунтування прийнятих рішень

15. Заповнення технологічної документіції

Наведений алгоритм відображує укрупнено основні етапи проектування технологічних процесів при неавтоматизованому проектуванні. У ньому не виділені такі задачі, як уточнення моделей верстатів, пристроїв, інструментів тощо.

При автоматизованому проектуванні обов’язковими задачами проектування після виконання аналітичних робіт є підготовка вихідної інформації щодо об’єкта проектування (кодування, тобто опис на проблемно-орієнтованій мові, даних креслення виробу, введення даних у ЕОМ, коригування запропонованих технічних рішень або введення додаткової інформації на певних кроках проектування. Але незалежно від методу проектування перелік наведених в алгоритмі задач є мінімально необхідним та обов’язковим.

24

Для здійснення технологічного процесу складається схема або технологічна карта, в якій описуються всі технологічні операції переробки сировини чи напівфабрикатів в готову продукцію. Першим етапом побудови технологічної схеми є технологічна картка, яка являє собою графічне зображення переліку виробничих операцій.

У технологічному процесі розрізняють стадії. Підсумкова швидкість процесу залежить від швидкості кожної стадії. В свою чергу стадії розподіляються на операції (див. рис. 1.2).

Структура технологічного процесу

виробничий процес

технологічний процес

стадії технологічного процесу

операція

робочий хід

Рис. 1.2. Стурктура технологічного процесу

25

Застосування різних технологічних процесів виготовлення однакових і близьких за конфігурацією та розмірами деталей на підприємствах приводить до того, що трудомісткість їх виробництва є відмінною. Використання різного обладнання та технологічної оснастки для виготовлення однакових деталей при неоднаковому випуску обумовлює різницю їх трудомісткості. Розробка та обґрунтування загальних принципів проектування технологічних процесів і створення на базі класифікації деталей типових схем дозволяють скоротити їх різноманітність. У результаті з’являється можливість проектування оптимальних варіантів для різних умов виробництва.

Ідея типізації технологічних процесів була запропонована професором О.П.Соколовським. У подальшому велика робота в цьому напрямку була проведена професором Ф.С.Демянюком і працівниками деяких галузевих технологічних інститутів.

Першим етапом роботи з типізації є кваліфікація деталей з урахуванням загальності технологічних задач їх виготовлення. Вирішення зазначеного завдання полегшується складанням класифікатора деталей, користуючись яким, деталь можна легко віднести до того чи іншого класу.

На технологічний процес обробки впливають такі фактори: конструктивна особливість деталі (розміри, форма, точність обробки), величина випуску та метод отримання заготовки. Деталі однакової форми, але суттєво відмінних розмірів виготовляють за різними технологічними процесами. Наприклад, корінні й шатунні шийки колінчастого вала двигуна обточують на великих спеціальних або спеціалізованих токарних верстатах. У той же час обробку аналогічних поверхонь колінчастого вала компресора виконують на простих токарних або багаторізцевих верстатах з пристроями. В умовах поточного виробництва різного виду лінії (індивідуальні, групові) повинні створюватися для деталей однакових розмірів і одного класу, що мають схожий технологічний процес обробки.

Форма деталі визначає процес її виготовлення. Але в деяких випадках деталі різної форми виготовляють аналогічними технологічними процесами.

Наприклад, ступеневий вал і хрестовина мають різну форму, але їм притаманні одна установлювана база й однакова послідовність операцій. Після фрезерування та центрування торців ступеневого вала та цапф хрестовин проводять чорнове й чистове обточування двох боків вала (цапф хрестовин). Як відмічалося вище, обсяг випуску деталей обумовлює вибір обладнання і в певній мірі впливає на технологічний процес. Великий обсяг випуску забезпечується в результаті застосування високопродуктивного обладнання, спеціальних автоматизованих пристроїв, а також ефективного різального і вимірювального інструмента.

Робота з класифікації супроводжується уніфікацією та нормалізацією конструкцій. Таким чином, скорочення числа типорозмірів дозволяє збільшити партії при їх виготовленні і в ряді випадків застосувати методи великосерійного виробництва. Нормалізація конструктивних елементів деталей сприяє скороченню номенклатури різальних і вимірювальних інструментів та спрощенню переналагодження верстатів.

Далі проводять розробку загального технологічного процесу, при якій установлюють послідовність операцій, типові методи установки, конструкції технологічної оснастки та інші умови. Для деталей з великим ступенем конструктивної уніфікації складається одна технологічна карта з розрахунковими нормами часу, а з меншим ступенем – принциповий технологічний процес, що використовується при проектуванні для конкретних деталей як обов’язковий зразок. Для деталей, що суттєво відрізняються за конструкцією, розробляють технологічні інструкції.

Типові технологічні процеси розробляють на основі аналізу, систематизації та узагальнення досвіду технічних рішень. У них передбачається та обґрунтовується застосування високопродуктивного спеціалізованого обладнання, засобів механізації та автоматизації, використання прогресивних технологій отримання заготовок і їх обробки. Крім того, таке поєднання процесів безпосередньо пов’язане з конструюванням типової переналагоджуваної оснастки. Все це дозволяє краще оснастити технологічні процеси при одночасному скороченню строків і зменшення витрат на підготовку виробництва. У серійному виробництві типові процеси дозволяють створити предметно-замкнуті ділянки з оптимальним рівнем механізації транспортувальних і завантажувальних операцій, а в ряді випадків і впровадити змінно-поточні автоматичні лінії.

У даний час типізація знайшла використання на заводах важкого машинобудування в умовах величезної номенклатури виробів і тривалих строків підготовки виробництва.

26