Групповая и модульная технологии

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана

Б.М. Базров, Р.З. Диланян, Г.Н. Мельников

ГРУППОВАЯ И МОДУЛЬНАЯ
ТЕХНОЛОГИИ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов
по университетскому политехническому образованию
в качестве учебного пособия для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по направлению
подготовки 150400 «Технологические машины
и оборудование» специальности 150401 «Проектирование
технических и технологических комплексов», а также
других технологических специальностей

Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2010

УДК 658.52.011(075.8)
ББК 32.965
Б17

Б17

Рецензенты: В.Ф. Безъязычный, В.М. Утенков

Базров Б.М.
Групповая
и
модульная
технологии :
учеб.
пособие
/
Б.М. Базров, Р.З. Диланян, Г.Н. Мельников. – М. : Изд-во
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. – 92, [4] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-3329-2
Изложены основы группового метода изготовления изделий. Рассмотрены особенности и приведены примеры проектирования групповых операций для различных видов оборудования. Большое внимание уделено моделированию процессов наладки и переналадки
станков, а также автоматизации группирования операций. Изложены
основные положения нового направления в технологии – модульной
технологии, основанной на представлении детали как совокупности
поверхностей, выполняющих определенные функции в изделии, и
разработке соответствующих модулей технологического обеспечения
их формирования при изготовлении.
Для студентов старших курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 658.52.011(075.8)
ББК 32.965

ISBN 978-5-7038-3329-2
c⃝ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010

ВВЕДЕНИЕ

При технологической подготовке производства (ТПП) используют три вида технологических процессов (ТП): единичный, типовой, групповой.
В ГОСТ 3.1109-82 «Термины и определения основных понятий» приведены определения этих видов ТП.
Единичный ТП – процесс изготовления или ремонта изделия
одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от
типа производства.
Типовой ТП – процесс изготовления группы изделий с общими
конструктивными и технологическими признаками.
Групповой ТП – процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.
Единичный ТП дает возможность учесть все особенности данной детали и эффективно осуществить ее изготовление в конкретных производственных условиях. Однако разработка единичного
ТП требует больших затрат времени и труда. В массовом производстве высокая трудоемкость тщательной разработки единичного
ТП оказывается оправданной так как она несопоставимо мала по
сравнению с трудоемкостью изготовления большего объема деталей данного наименования. Оправдывает себя в массовом производстве и применение специального оборудования, оснастки, отличающихся высокопроизводительными рабочими процессами.
Типизация ТП позволяет свести огромное количество процессов к минимуму и внести единообразие в обработку сходных деталей, использовать наиболее прогрессивные ТП и сократить сроки
ТПП, а также уменьшить количество типов средств технологического оснащения. Идею типизации ТП высказал впервые проф.
А.П. Соколовский [1], который предложил классификацию деталей, по конструктивным признакам предусматривающую 14 клас
3

сов, характеризуемых общностью технологических задач, решаемых в условиях определенной конфигурации деталей. Она имеет
общемашиностроительный характер (валы, втулки, диски, рычаги
и т. д.) и может быть расширена в результате добавления новых
классов деталей, характерных для отдельных отраслей промышленности (например, турбинные лопатки, шариковые подшипники и т. д.). Деление классов на группы и подгруппы заканчивается типом — совокупностью деталей одного класса, имеющих в
определенных производственных условиях одинаковый маршрут
типовых операций, характеризуемых единством содержания и последовательности технологических переходов для группы деталей
с общими конструктивными и, соответственно, технологическими
признаками. В пределах типа допускаются некоторые отклонения
в порядке обработки, возможно исключение или добавление отдельных переходов и операций. Однако необходимо отметить, что
типовой ТП, приобретая универсальность, одновременно теряет
черты индивидуальности.
Использование типовых ТП для изготовления деталей наиболее
характерно для серийного и массового производства. В условиях
мелкосерийного производства при изготовлении деталей небольшими партиями возникают большие потери времени, связанные с
переналадкой станков при переходе от изготовления одной детали
к другой. В этом случае целесообразно использовать групповой метод обработки, предложенный проф. С.П. Митрофановым [2—5].
В основе группового метода обработки лежит технологическая
классификация деталей, позволяющая сформировать группы деталей с последующей разработкой технологии групповой обработки
их заготовок без переналадки или с минимальной переналадкой
оборудования. При групповой обработке под классом понимают
совокупность изделий, характеризуемых общностью типа оборудования, необходимого для их изготовления в целом или для обработки отдельных поверхностей заготовок, т. е. при групповой
обработке формируют классы деталей по видам обработки их заготовок (обработка на токарных станках, фрезерных, сверлильных
и других станках). Создание классов деталей является предварительным этапом подготовки групповой обработки. Конечный результат классификации деталей — формирование технологических
групп заготовок. Основным признаком для объединения заготовок

4

деталей в группы по отдельным технологическим операциям является общность обрабатываемых поверхностей или их сочетаний,
при этом в состав группы входят заготовки деталей различной конфигурации.
Групповая обработка может ограничиваться отдельными групповыми операциями или применяться для построения группового
ТП изготовление группы деталей в целом.
При проектировании отдельных групповых операций технологической группой называют совокупность заготовок деталей, характеризуемых общностью оборудования, технологической
оснастки, наладки и технологических переходов используемых
при выполнении операции обработки. Группу заготовок создают
для выполнения групповой операции на одном и том же станке
при его неизменной наладке. В отдельных случаях при переходе
к обработке другой заготовки данной технологической группы
допускается незначительная подналадка станка (замена режущего
инструмента, сменных установочных или зажимных элементов
группового приспособления, перестановка линейных и диаметральных упоров и т. п.), которая должна быть осуществлена с
минимальными затратами времени.
Совокупность групповых технологических операций, обеспечивающих обработку различных заготовок технологической группы (или нескольких групп) по общему маршруту, представляет собой групповой ТП. В этом случае некоторые заготовки или группы
заготовок могут пропускать отдельные операции.
В 70 — 80-е годы прошлого столетия проф. Б.М. Базровым [6, 7]
были сформулированы основные принципы построения нового вида технологии – модульный ТП. Было введено понятие модуля
поверхностей (МП), под которым понимается сочетание поверхностей (или отдельная поверхность), предназначенных выполнять
соответствующую функцию детали и придавать ей конструктивную форму, обусловленную требованиями эксплуатации и изготовления. Для каждого МП создается соответствующий модуль
процесса изготовления. Таким образом, появляется возможность
разработки модульных ТП.
Модульный ТП изготовления детали – это ТП, построенный
из модулей процессов изготовления МП. Небольшая номенклатура МП и ограниченное число их характеристик открывает путь к

5

типизации конструкций МП, унификации их характеристик и на
этой основе – к разработке унифицированных модулей технологического обеспечения МП.
Процесс проектирования модульного ТП содержит элементы,
используемые при разработке единичного, типового и группового
ТП. Как и единичный ТП, модульный ТП учитывает при разработке технологии изготовления детали все особенности изделия.
При этом трудоемкость его разработки невысока, так как он строится методом компоновки из имеющихся модулей технологического обеспечения. Идея типизации в модульном ТП реализуется на
уровне модулей технологического обеспечения. При этом типизация осуществляется проще, поскольку МП в отличие от изделий
описываются небольшим числом характеристик. Схожесть с групповой технологией проявляется в формировании групп из разных
деталей, имеющих при этом одинаковые МП.

Глава 1. РАЗРАБОТКА ГРУППОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОПЕРАЦИЙ

В условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства возникают значительные потери времени на переналадку
оборудования при переходе от одной технологической операции к
другой. Эти потери зависят от подготовительно-заключительного
времени Тп.−з и размера партии деталей Nп, поскольку штучнокалькуляционное время составляет:

tш.−кi = tш + Тп.−з
Nпi
,

где tш – штучное время на операцию.
Графически это представлено на рис. 1.1. Потери времени
на наладку оборудования стремятся сократить, увеличивая размер
партии, но при этом повышаются потери Пнз, связанные с незавершенным производством, поскольку возрастают время нахождения
деталей и заготовок на складах в ожидании следующей операции
ТП, а, следовательно, и длительность производственного цикла
изготовления изделия. Указанное противоречие решает групповой
метод обработки, при котором наладка выполняется для изготовления не одной детали, а нескольких деталей, включенных в группу.
При этом для i-й деталеоперации

tш.−кi = tшi + Тп.−з
nгNпi
,

где nг — количество наименований деталей в составе группы.
Таким образом, появляется возможность эффективно работать
с малыми партиями заготовок, а подготовительно-заключительное
время Тп.−з для выполнения групповой операции распределяется на общее количество различных по конфигурации деталей nг

7

Рис. 1.1. Зависимость штучно-калькуляционного времени tш.−к от размера партии Nп:
1 — при изготовлении по единичным ТП; 2 — при изготовлении групповым ТП;
Пнз — потери от связывания оборотных средств в незавершенном производстве

наименований. При этом сокращаются как потери времени на наладку оборудования, так и потери, связанные с незавершенным
производством.
Метод групповой обработки, созданный проф. С.П. Митрофановым [2—5] для изготовления изделий сериями, можно сравнить
по своему значению с введением в начале XX в. поточного метода
в массовом производстве.
По ГОСТ 14.004–83 под групповой организацией производства
понимается форма организации производства, характеризуемая совместным изготовлением или ремонтом групп изделий различной
конфигурации на специализированных рабочих местах. При этом
ТП (операции) разрабатывают для групп деталей, что резко уменьшает количество разрабатываемых ТП и изготовляемой технологической оснастки. Технологический процесс становится унифицированным для группы деталей различной конфигурации.

8

1.1. Технологическая классификация и группирование
объектов производства.

В основу группового метода положена технологическая классификация изделий, заканчивающаяся формированием технологической группы. Если при типовой технологии в тип объединяются
детали по общности конфигурации, технологического маршрута и
содержания основных операций, то при групповой обработке группа представляет совокупность деталей (заготовок), характеризуемых общностью используемого при изготовлении оборудования,
оснастки, наладки всего ТП или операций.
Группу деталей (операций) создают для выполнения групповой
операции на одном и том же станке при неизменной наладке. Групповая операция включает соответствующее число деталеопераций.
В отдельных случаях при переходе от изготовления одной детали
группы к другой (от одной деталеоперации к другой) допускается незначительная подналадка станка (замена отдельных режущих
инструментов, сменных установочных или зажимных элементов
группового приспособления, регулировка упоров и т. п.).
Совокупность групповых технологических операций, обеспечивающих изготовление различных деталей группы (или нескольких групп) по общему технологическому маршруту, представляет
собой групповой ТП. При изготовлении некоторых деталей или
их групп отдельные технологические операции могут быть пропущены.
Принципиальными основами группового метода [2—5] являются:
1) классификация и группирование деталей;
2) группирование операций и ТП;
3) разработка конструкций групповых приспособлений и другой технологической оснастки;
4) целевая модернизация и специализация оборудования;
5) внедрение подетально-специализированных цехов и участков и в отдельных случаях многономенклатурных групповых поточных линий;
6) создание системы оперативно-календарного планирования
производства, обеспечивающей запуск в производство комплектного состава деталей изделий в составе групп.

9

Основным признаком для объединения изделий (деталей, сборочных единиц) в группы является общность обрабатываемых поверхностей или их сочетаний при обработке или общность выполняемых соединений или работ при сборке. Поскольку из одних и
тех же поверхностей могут быть образованы различные детали,
то в состав группы включают детали различной конфигурации. В
этом смысле понятие группы деталей значительно шире понятия
типа деталей для типового ТП.
В качестве дополнительных признаков при группировании деталей используют:
• габаритные размеры деталей из условий обеспечения возможности изготовления на одинаковом оборудовании с применением
одинакового инструмента;
• конфигурация изделия и характер базовых поверхностей для
возможности обработки или сборки в одинаковом приспособлении;
• точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей;
• одинаковость исходных заготовок и материала деталей;
• серийность, размеры партии, комплектность и некоторые другие организационно-плановые вопросы, определяющие одновременный запуск в производство.
Создание технологических групп деталей — это наиболее ответственный этап, требующий высокой квалификации, знания технологических возможностей оборудования, оснастки и определенных навыков.
Разработка групповых процессов изготовления деталей может
базироваться на трех методах группирования.
1. Группирование деталей по преобладающим видам обработки
(типам используемого оборудования) и общности наладки с разработкой комплексной детали.
2. Группирование деталей по комплексу признаков, в качестве
которых выступают общие элементарные поверхности и схемы
установки.
3. Группирование деталей по конструктивно-технологическому
сходству (группы валов, втулок, шестерен и т. д.), когда в основу
кладется типовой ТП с групповым содержанием операций.

10