В., Шлыкова А. В. Технологические процессы машиностроительного
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
ГЛАВА 3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА ПРОИЗВОДСТВА 3.1. Основные понятия и определения Под технической подготовкой производства понимается весь комплекс подготовительных работ, необходимый для освоения производства нового изделия на конкретном предприятии. Кроме того, техническая подготовка ведется в процессе, как конструктивного совершенствования освоенных из- делий, так и совершенствования технологии их изготовления. Техническая подготовка производства включает в себя в качестве основных составляю- щих конструкторскую подготовку производства /КПП/ и технологическую подготовку производства /ТПП/, а также организационную часть подготовки нового производства. В соответствии с ГОСТ Р 50995.3.1— 96, технологическая подготовка производства (ТПП) - вид производственной деятельности предприятия (группы предприятий), обеспечивающей технологическую готовность произ- водства к изготовлению изделий, отвечающих требованиям заказчика или рынка данного класса изделий. Целью ТПП является оптимальное по срокам и ресурсам обеспечение технологической готовности производства к изготовлению изделий в соот- ветствии с требованиями заказчика или рынка данного класса изделий. ТПП проводится при проектировании изделий, изготовлении опытных образцов и единичных изделий, постановке на производство серийных изде- лий и направлена на: o рациональное по срокам и ресурсам совмещение стадий разработки из- делий и подготовки их производства; o формирование определяющих (принципиальных) технологических и организационных решений по производству изделий в процессе их проектирования; 63 o выявление и решение принципиальных проблем технологии, примене- ния материалов и организации производства до начала изготовления изделий для приемочных испытаний; o своевременное обеспечение производства качественными технологиче- скими процессами, материалами, комплектующими изделиями, средст- вами технологического оснащения на основе использования, при их создании или приобретении, информационных массивов описаний кон- структорско-технологических решений; o своевременное обеспечение исходной технологической информацией материально-технических и организационно-экономических процессов подготовки производства, в том числе реконструкции, расширения или нового строительства; o создание условий для организационной, информационной и техниче- ской совместимости работ ТПП, проводимых на стадиях разработки и постановки изделий на производство различными исполнителями. 3.2. Сетевая модель ТПП Последовательность работ по ТПП можно представить в виде графа (рис. 3.1): Рис. 3.1 Граф ТПП: 1. получение конструкторской и технико-экономической документации; 2. отработка конструкции на технологичность (технологичной является конструкция или деталь, которая не только полностью удовлетворяет экс- плуатационным требованиям, но и обеспечивает применение высокопроиз- 64 водительных методов изготовления изделий рациональное использование оборудования и материалов, преемственность и повторяемость деталей и сборочных единиц); 3. разработка технологического маршрута изготовления изделия; 4. проектирование или выбор оборудования; 5. проектирование оснастки; 6. изготовление оборудование и оснастки; 7. корректировка технологического маршрута и разработка технологиче- ского процесса изготовления изделия; 8. изготовление средств механизации и автоматизации вспомогательных операций и переходов; 9. разработка окончательных нормативов; 10. внедрение принятых решений; 11. выпуск технико-экономической документации и изделия. ТПП – длительная, сложная и трудоемкая работа. Поэтому ТПП долж- на основываться на унификации и стандартизации технологических процес- сов изготовления изделий. Это означает первоочередное применение: o типовых или групповых технологических процессов; o специализированной оснастки вместо специальной или уникаль- ной; o автоматизация инженерного труда на основе применения вычис- лительной техники. Для уменьшения времени и затрат на ТПП за счет облегчения системы поиска деталей для унифицированных или групповых технологических про- цессов научно-исследовательским институтом классификации, терминологии и информации по стандартизации и качеству (ВНИИКИ) Госстандарта Рос- сии разработан и постановлением Госстандарта России от 23.12.2000 г. № 409-ст утвержден Общероссийский технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения (далее - Технологический классифика- тор). 65 Технологический классификатор охватывает детали всех отраслей промышленности основного и вспомогательного производств. Он разработан в качестве информационной части ГОСТ 2.201-80 «ЕСКД. Обозначение из- делий и конструкторских документов» единой классификационной обезли- ченной системы обозначения изделий и конструкторских документов маши- ностроения и приборостроения. Деление деталей на классы позволяет: o создать единый информационный язык для автоматизированных сис- тем управления; o облегчить тематический поиск деталей и их конструкторских докумен- тов; o предотвратить дублирование в работе конструкторов и технологов (разработка объектов аналогичных уже разработанным); o определить объекты и направления унификации и стандартизации; o обеспечить возможности использования различными предприятиями и организациями конструкторской документации в проектировании, производстве, эксплуатации, ремонте, разработанной другими органи- зациями, без ее переоформления; o широко внедрить средств вычислительной техники в сферы проектиро- вания и управления. Метод построения классов деталей основан на дедуктивном делении классифицируемого множества на подмножества (от общего к частному) по подчиненным (соподчиненным) признакам - иерархический метод классифи- кации. Этим достигается конкретизация признаков деталей на каждой после- дующей ступени классификационного деления, что обеспечивает создание четкого распознавательного образа для тематического поиска детали. Классы деталей содержат следующую номенклатуру: o класс 71 - детали - тела вращения типа колец, дисков, шкивов, блоков, стержней, втулок, стаканов, колонок, валов, осей, штоков, шпинделей и др.; 66 o класс 72 - детали - тела вращения с элементами зубчатого зацепления; трубы, шланги, проволочки, разрезные сектора, сегменты; изогнутые из листов, полос и лент; аэрогидродинамические; корпусные, опорные; емкостные, подшипников; o класс 73 - детали - не тела вращения корпусные, опорные, емкостные; o класс 74 - детали - не тела вращения: плоскостные; рычажные, грузо- вые, тяговые; аэрогидродинамические; изогнутые из листов, полос и лент; профильные; трубы; o класс 75 - детали - тела вращения и (или) не тела вращения, кулачко- вые, карданные, с элементами зацепления, арматуры, санитарно- технические, разветвленные, пружинные, ручки, уплотнительные, от- счетные, пояснительные, маркировочные, защитные, посуды, оптиче- ские, электрорадиоэлектронные, крепежные; o класс 76 - детали технологической оснастки, инструмента. В классах 71, 72, 73, 74, 75 в качестве основания деления использован в основном признак "геометрическая форма", в класс 76 расклассифицированы детали, выполняющие самостоятельные функции (однодетальные изделия), а также специфические детали технологической оснастки и инструмента, яв- ляющиеся составными частями изделий (например, пуансоны, матрицы и др.), не выполняющие самостоятельных функций. 3.3. Нормативные документы единой системы технологической подго- товки производства Опыт, накопленный предприятиями Росси по ТПП, позволил создать единую систему ТПП (ЕСТПП) - применение типовых технологических про- цессов, стандартной технологической оснастки, агрегатного переналаживае- мого оборудования, средств автоматизации инженерно-технических работ. ЕС ТПП регламентируется следующими ГОСТами: o ГОСТ 14001-73 – Общие положения ТПП o ГОСТ 14004-83 – Термины и определения ТПП; 67 o ГОСТ 14201-83 – Общие правила обеспечения технологичности o ГОСТ 14205-83 – Технологичность, термины и определения o ГОСТ 14206-73 – Технологический контроль конструкторской доку- ментации o ГОСТ 14301-83 – Общие правила разработки технологических процес- сов o ГОСТ 14303-73 – Правила разработки и применения типовых техноло- гических процессов o ГОСТ 14312-74 – Основные формы организации технологического процесса o ГОСТ 14323-84, ГОСТ 14324-84 - Роботизация технологических про- цессов o ГОСТ 14401-73 – Правила организации работ по автоматизации инже- нерно-технических задач o ГОСТ 14402-83, ГОСТ 14407-75, ГОСТ 14408-83, ГОСТ 14409-75, ГОСТ 14411-77, ГОСТ 14412-79, ГОСТ 14413-80, ГОСТ o 14414-79, ГОСТ 14415-81, ГОСТ 14416-83, ГОСТ 14418-84, ГОСТ 14419-84 - Автоматизированные системы ТПП. 3.4. Технологические процессы изготовления изделия В современном производстве можно различить три вида технологиче- ских процессов: единичный, типовой, групповой (рис. 3.2). Рис. 3.2. Применяемость технологических процессов в различных типах про- изводства. 68 Каждый ТП разрабатывается при подготовке производства изделий, конструкции которых отработаны на технологичность. Единичный технологический процесс предназначен для изготовления одного изделия. Групповой технологический процесс предназначен для совместного из- готовления группы изделий различной конфигурации в конкретных условиях производства на специализированных рабочих местах. Групповой техноло- гический процесс разрабатывается с целью экономически целесообразного применения методов и средств крупносерийного и массового производства в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производств. Типовой технологический процесс характеризуется единством содержа- ния и последовательности большинства технологических операций для груп- пы изделий, обладающих общими конструктивными признаками. Типизация технологических процессов основана на разделении деталей и изделий на от- дельные группы, для которых возможна разработка общих технологических процессов или операций. Эффективность применения того или иного технологического процесса в конкретных производственных условиях определяется возможностью спе- циализации рабочего места т.е. возможностью закрепления за ним на дли- тельный срок одной, постоянно производимой, операции. Единичные технологические процессы Для единичного технологического процесса условие специализации рабочего места имеет вид: ø ò , Q FK t N где: Q - суммарная трудоемкость обработки типоразмеров в нормо-часах; t шт – штучное время необходимое для изготовления одной детали в нормо-часах; N - количество деталей, под- лежащих обработке за данный период времени (год, квартал, месяц, декада, сутки); фонд рабочего времени в часах за данный период времени (при дву- сменной работе в течение года фонд рабочего времени составит 4015 часов); К – коэффициент загрузки рабочего места (не ниже 0,66). 69 Анализ формулы показывает, что данное условие удовлетворяется только при больших значениях К, что соответствует условиям массового производства. При этом за каждым рабочим местом закреплена одна опера- ция детали одного наименования. Следовательно, единичные технологиче- ские процессы наиболее эффективны в условиях массового или крупносе- рийного производства. В серийном и единичном производстве эти процессы также могут при- меняться при условии, что специализация рабочих мест не может быть дос- тигнута с помощью унифицированных технологических процессов (ориги- нальные, сложные конструкции; небольшая номенклатура деталей, которые невозможно сгруппировать). Типовые технологические процессы Для типового технологического процесса условие специализации рабо- чих мест имеет вид: ø òi 1 , n i i Q FK t N где: t штi - штучное время операции обработки i-го типоразмера в нормо-часах; N i - количество деталей i-го типо- размера подлежащих обработке в заданный период времени; n - количество типоразмеров данного типа; Q - суммарная трудоемкость обработки типо- размеров в нормо-часах. Суммарная трудоемкость определяется суммой произведений t шт N по всем обрабатываемым типоразмерам. Если количество типоразмеров невели- ко, значения Q соответствуют крупносерийному производству. Если величи- на n достаточно велика, то значения Q соответствуют среднесерийному про- изводству. Типовые технологические процессы характерны для механообрабаты- вающих цехов. Но, в настоящее время они получили широкое распростране- ние при нанесении покрытий и для термической обработки. 70 В этом случае, технологический процесс, какого либо вида термиче- ской обработки или нанесения покрытия, разработанный как типовая техно- логия используется как рабочий инструктивный документ. Групповые технологические процессы В условиях единичного, мелкосерийного (в большинстве случаев и среднесерийного) производства рабочие места не поддаются специализации. В этих условиях выгодно переходить на групповые технологии. Создание групповых технологий можно вести по двум вариантам: группирование по отдельным операциям (детале-операциям) или группиро- вание по всему технологическому процессу. Первый вариант используется при обработке несложных деталей, про- цесс обработки которых состоит из одной операции, создаются группы дета- ле-операций, обрабатываемых на одном специализированном рабочем месте (например, на револьверных станках, прутковых станках - автоматах). При более сложной обработке (две - три технологические операции) возможно создание двух – трех специализированных рабочих мест или неко- торые операции выполнять по единичным технологическим процессам. Второй вариант используется при обработке более сложных деталей. Основным признаком группирования в дано случае является единая последовательность обработки входящих в группу деталей. Детали различных типов, как правило, имеют разное сочетание элемен- тарных поверхностей, и как следствие, различное сочетание технологических операций. Если удается создать объединить все элементарные поверхности всех деталей входящих в группу в одну деталь (комплексная деталь), то воз- можно создание комплексного (группового) технологического процесса об- работки с единой однонаправленной (прямоточной) последовательностью обработки. При обработке конкретной детали из группы, часть операций не выполняется. 71 В качестве примера рассмотрим вариант обработки группы из трех ва- лов (рис. 3.3 а). Валы, объединяемые в группу (рис. 3.3, а, б, в), имеют небольшие раз- личия (канавка 6, отверстие 10 …). Если поверхности 3 и 4 имеют одинако- вые характеристики (размер, допуск, микро и макрогеометрия), то их можно объединить в поверхность 8. Комплексная деталь (рис. 3.3, г) составлена из элементарных поверхностей валов входящих в группу. Рис. 3.3. Создание комплексной детали для группы из трех валов: а, б, в – группа валов; г – комплексная деталь; 1 … 11 – обрабатываемые элементарные поверхности. При изготовлении любого вала из группы обрабатывается поверхность 8. При изготовлении первого вала (рис. 3.3, а) протачивается канавка 6, торец 5, не обрабатывается отверстие 6 и шейка 9. При обработке второго вала (рис. 3.3, б) не протачивается канавка 6, не растачивается отверстие 6. При изготовлении третьего вала (рис. 3.3, в) не протачивается только торец 5. Для группового технологического процесса условие специализации ра- бочих мест имеет вид: ø òi ø òi ø òi ø òj 1 1 1 1 , A B G F i i i j i i i j Q FK t N t N t N t N 72 где: A, B, … G – количество типоразмеров, входящих в каждый из типов, комплектуемых в группу; F – количество оригинальных (не типовых) дета- лей, включаемых в группу. Применение групповой технологии позволяет специализировать рабо- чие места в условиях единичного и мелкосерийного производства. 3.5. Формы специализации Специализацию как самих предприятий на базе концентрации произ- водства, так и их цехов и участков можно проводить по трем направлениям: технологическом, предметном или подетальном. Технологическая форма внутризаводской специализации организуется в одном цехе или на одном участке по общности технологических операций. Например, в условиях единичного и мелкосерийного производства рацио- нально выделять литейный цех, кузнечно-штамповочный цех, цех гальвани- ческих покрытий, цех токарной обработки (имеет только токарные станки), цех обработки зубчатых венцов (только зуборезные станки) и т.д. В условиях массового и крупносерийного производства рационально выделять заготовительные цеха (литейный цех, цех холодной штамповки и т.д.). Выделение механообрабатывающих однородных технологических опе- раций в отдельные цеха приведет к переброске партий обрабатываемых дета- лей из цеха в цех (с участка на участок), что резко усложнит организацию производства, усложнится маршрут обработки, увеличится число транспорт- ных операций, усложнится весь цикл обработки. Предметная форма внутризаводской специализации организуется при механической обработке деталей за счет сосредоточения изготовления в од- ном цехе (на одном участке) разных деталей, предназначенных для сборки в одно изделие (сборочную единицу). Иногда комплект разнотипных деталей рационально изготавливать для нескольких однотипных изделий (нескольких типоразмеров). 73 Эта форма специализации выгодна при массовом и крупносерийном типах производства, когда за каждым рабочим местом закреплена одна опе- рация. При этом сборку изделия (сборочной единицы) удобно вести в том же цехе (механосборочный цех). При серийном и единичном производстве такая специализация нера- циональна. Ее применение снижает возможность использования унифициро- ванной технологии, так как одни и те же детали, имеющие большую конст- руктивно-технологическую общность, будут обрабатываться на разных уча- стках или в разных цехах. Предметная специализация предприятий целесообразна при массовом выпуске однотипных изделий (шинный завод, подшипниковый завод …). Подетальная форма внутризаводской специализации организуется в механических цехах при сосредоточении изготовления в одном цехе (участ- ке) однородных деталей, имеющих конструктивно-технологические или только технологические признаки общности, независимо от принадлежности этих деталей к тем или иным изделиям. Эта форма специализации цехов (участков) в условиях единичного и серийного производства позволяет внедрять групповые и типовые техноло- гические процессы при обработке трудоемких деталей. Применение этой формы специализации позволяет также переходить к принципам поточного производства при низкой серийности изготовления изделий, а, следователь- но, повысить уровень механизации и автоматизации производства. Основные признаки поточной формы организации производства: o высокая специализация рабочих мест; o расстановка оборудования по потоку (в последовательности выполне- ния операций) – поточные линии; o ритмичность производства; рабочие места жестко связаны между собой конвейером (возможен и свободный ритм – выполнение дневных, де- кадных или месячных заданий). 74 3.6. Поточное производство К числу основных признаков, характеризующих поточное производст- во, относятся: Принцип прямого потока (прямоточность) предусматривающий разме- щение оборудования и рабочих мест в порядке следования операций техно- логического процесса. Прямоточность обеспечивает кратчайший путь дви- жения изделия в производстве. Принцип специализации- создание специализированных поточных ли- ний, предназначенных для обработки одного закрепленного за данной лини- ей изделия или нескольких технологически родственных изделий. Принцип непрерывности- непрерывное (без межоперационных заде- лов) движение изделий по операциям при непрерывной работе рабочих и оборудования (непрерывно – поточные линии). Непрерывность – условие равной производительности на всех операциях линии. Если такое равенство не соблюдается, то линия называется прерывно-поточной или прямоточной. Принцип параллельности -параллельное движение изделий, при кото- ром они передаются по операциям поштучно либо небольшими транспорт- ными партиями. Принцип ритмичности- ритмичный выпуск продукции на линии и ритмичное повторение всех операций на каждом ее рабочем месте. На непре- рывно-поточных линиях с поштучной передачей выпуск (запуск) каждого изделия осуществляется через один и тот же интервал времени, называемый тактом линии. Такт линии (τ) равен: , F N где: F – фонд времени работы линии за рассматриваемый период времени (год) в минутах; N – программа выпуска линии за рассматриваемый период. Поточное производство характеризуется: o расчленение процесса изготовления продукции на ряд составных час- тей, на более или менее простые операции и закрепление их за отдельными рабочими местами (станками) или за группой одинаковых рабочих мест; 75 o повторение одних и тех же процессов на каждом рабочем месте; o оснащение рабочих мест специальным оборудованием, инструментом, приспособлениями, обеспечивающими высокопроизводительное выполнение закрепленных операций; o транспортная направленность, регламентирующая все производство во времени и в пространстве; o высокая степень механизации и автоматизации процессов производст- ва; o непрерывно повторяющееся единообразие всех производственных фак- торов качества и форм материалов, инструментов и приспособлений и т. п.; o равномерность выпуска продукции на основе единого расчетного такта поточной линии; o одновременное выполнение всех составных частей процесса. Современные поточные линии можно классифицировать по несколь- ким признакам. По степени механизации и автоматизации - не механизированные, механизированные, автоматические линии. По характеру движения обрабатываемых изделий (непрерывные и прерывные). В непрерывных линиях отсутствуют межоперационные заделы, т.е. все операции синхронизированы (одинаковый такт выпуска). По числу обрабатываемых на линии деталей - однономенклатурные или многономенклатурные линии. Однономенклатурные поточные линии рассчитаны на обработку детали (сборку изделия) одного наименования и одного типоразмера. Многономенклатурные поточные линии организуются для обработки на них деталей (сборки изделий) нескольких наименований или нескольких типоразмеров. 3.7. Автоматизация технологических процессов Основные понятия и определения При внимательном рассмотрении структуры штучного времени: 76 ( ø ò î âñï ò.î î ðã.î ï åð , T T T T T T где: Т о – основное время – время непосредственной обработки заготовки; Т всп – вспомогательное время – время дополнительных ходов инструмента, транспортировки заготовки и т.д.; Т т.о – время технического обслуживания рабочего места; Т орг.о – время организационного обслуживания рабочего мес- та; Т пер – время перерывов) видны возможности интенсификации производст- ва за счет уменьшения Т о (механизация производства) или Т всп (автоматиза- ция производства). Механизация – замена ручного труда машинным непосредственно при обработке заготовки. Автоматизация производства – применение технических средств, эко- номико-математических методов и систем управления, освобождающих че- ловека частично или полностью от непосредственного участия в процессах преобразования заготовки в деталь (готовое изделие). Цель автоматизации – повышение производительности и эффективности труда, улучшение качества продукции, устранение человека от работы в условиях опасных для здоровья. Не каждый технологический процесс можно использовать в качестве исходного для создания автоматизированного оборудования. Поэтому из все- го многообразия возможных вариантов обработки конкретного изделия не- обходимо выбрать оптимальный, обеспечивающий заданное качество и про- изводительность при минимальной себестоимости обработки. Станок - автомат – станок, у которого все основные и вспомогательные движения (в том числе и возобновление цикла работы) осуществляются без участи оператора. Станок - полуавтомат - рабочая машина, которая работает по автомати- ческому циклу, но для повторения цикла обработки (чаще всего: для снятия детали и установки заготовки) требуется вмешательство оператора. Станок – автомат может работать по следующим принципам обработ- ки: 77 o одинарный – в обработке заготовки участвует только один режущий инструмент; o параллельный – в обработке заготовки одновременно участвуют не- сколько инструментов, работающих одновременно; o последовательный - в обработке заготовки одновременно участвуют несколько инструментов, вступающих в работу последовательно, один за другим; o параллельно - последовательный – в обработке участвуют несколько групп инструментов, инструменты одной группы работают параллельно, а группы вступают в работу последовательно; o непрерывный – в обработке заготовки (группы заготовок) участвует группа инструментов при непрерывной подаче заготовок. Объединение станков – автоматов в единую т систему, расставленную по ходу выполнения технологического процесса преобразования заготовки в готовую деталь (механическая обработка заготовки, межоперационное транспортирование и накопление заготовок, загрузка – разгрузка станков, ав- томатический контроль хода выполнения операций …) позволяет получить автоматическую линию. Автоматические линии и гибкие производственные системы Автоматическая линия – система станков, расставленных по ходу вы- полнения технологического процесса, предназначенная для преобразования заготовки в готовую деталь за счет выполнения технологических операций механической обработки (сборки), межоперационного транспортирования и накопления заготовок, загрузки – разгрузки станков, автоматического кон- троля и т.п. Все многообразие деталей машин и технологических процессов их об- работки привело к большому числу конструктивных решений и компоновок автоматических линий. Классификация линий по конструктивно- компоновочным признакам приведена на схеме (рис. 3.4). 78 В синхронных линиях заготовки во время обработки передаются непо- средственно от одного станка к другому через одинаковые промежутки вре- мени, равные циклу обработки. Рис. 3.4. Классификация вариантов автоматических линий по конструктивно- компоновочным признакам. В несинхронных линиях время обработки заготовок на позициях жест- ко не связано общим циклом обработки. Заготовки могут накапливаться пе- ред рабочими позициями, что позволяет последующим позициям работать при кратковременных остановках предыдущих. Между станками или груп- пами станков установлены бункеры – накопители или магазины для хранения деталей. Благодаря этому каждая позиция линии может работать независимо. У стационарных линий заготовки в процессе обработки не изменяют своего положения относительно станка во время обработки, и только после обработки заготовки перемещаются между позициями. 79 У роторных и цепных линий заготовки непрерывно перемещаются. Каждый станок – ротор вращается непрерывно вокруг своей оси с заданной скоростью. При этом обработка заготовок совмещается с их транспортиров- кой. Современное машиностроение характеризуется быстрой сменяемостью объектов производства. В этих условиях актуально построение гибкого авто- матизированного производства (ГАП) как в крупносерийном, так и мелкосе- рийном производстве. Гибкие автоматизированные производства - автоматизированные тех- нологические системы, включающие станки с числовым программным управлением (ЧПУ), обрабатывающие центры (рис. 3.5), автоматические склады, объединенные с мини-ЭВМ, снабженные определенным набором управляющих программ и обеспечивающие автоматизацию многономенкла- турного машиностроительного производства. Рис. 3.5. Обрабатывающий центр мод. ИР800ПМ8Ф4 для комплексной обра- ботки корпусных деталей (сверление, зенкование, развертывание, растачива- ние отверстий по координатам, обработка деталей с поворотом стола, фрезе- рование плоскостей и пазов сложной конфигурации). 80 Применение обрабатывающих центров позволяет последовательно вы- полнять большое число разных этапов обработки различными инструмента- ми на одном рабочем месте без снятия заготовки со станка. В магазинах со- временных обрабатывающих центров можно разместить до 300 различных инструментов. Поэтому появилась возможность обрабатывать с четырех – пяти сторон сложные корпусные детали, т.е. на одном рабочем месте превра- тить заготовку в готовую деталь. Для мелко и среднесерийного производства целесообразно создавать гибкие автоматизированные участки (ГАУ), работающие по схеме «станок - склад». Для крупносерийного и массового производства целесообразно соз- давать гибкие автоматические линии (ГАЛ), в которых заложены условия высокоэффективного использования оборудования на основе поточного ме- тода изготовления продукции по схеме «станок - станок». Характерным примером ГАЛ может гибкая служить автоматическая линия по изготовлению корпусных деталей (блоков цилиндров автомобиль- ных двигателей) фирмы " Toyota " (рис. 3.6). Рис. 3.6. Гибкая автома- тическая линия обра- ботки корпусных дета- лей: 1 – транспортер готовой продукции; 2 – склад готовой продукции; 3 – трех координатная измерительная машина; 4 – моечная машина; 5, 12 – робот - манипулятор; 6 - обрабатывающий центр (с инструментальным магазином, для 40 инструментов); 7 - склад заготовок; 8 – робот – штабелер; 9 – пульт управления с управляющей вычислительной ма- шиной (УВМ); 10, 13,16 – оператор; 11 – транспортер заготовок; 14 – рабочее место подготовки режущих инструментов; 15 – система удаления отходов. 81 Гибкая автоматическая линия предназначена для обработки 80 наиме- нований автомобильных блоков цилиндров, изготавливаемых по заказу в лю- бой последовательности. Заготовки с обработанными базовыми (технологическими) поверхно- стями поступают по транспортеру на шариковый стол, где с помощью ручно- го манипулятора устанавливаются на специальные приспособления - спутни- ки (паллеты). На каждую заготовку приклеивается магнитный информацион- ный носитель, в котором содержится информация о заготовке (номер, мате- риал и т.д.). В состав автоматической линии входят: 4 обрабатывающих центра 6 с инструментальными барабанами емкостью 40 инструментов; трех коорди- натная измерительная машина 3; автоматическая моечная машина 4; автома- тическая транспортно-складская система, состоящая из двух вертикальных ячеистых автоматизированных складов 2 и 7 с двумя роботами-штабелерами 8 и автоматизированного двухдорожечного роликового транспортера с авто- номным приводом на каждый ролик; автоматизированного пульта управле- ния линией с УВМ 9; рабочее место подготовки режущих инструментов 14; автоматизированной системы удаления отходов 15 двух транспортеров: 1 – готовых деталей и 11 – заготовок. По команде оператора робот - штабелер устанавливает приспособление -спутник с закрепленной на нем заготовкой в любую свободную ячейку скла- да заготовок. Считывающее устройство ячейки передает информацию на УВМ участка. При освобождении от работы любого обрабатывающего центра УВМ линии, в соответствии с оперативным планом производства, переданным с УВМ участка изготовления блоков цилиндров, дает команду роботу - штабе- леру склада заготовок на подачу в обработку очередной заготовки опреде- ленного типоразмера. Робот - штабелер извлекает спутник с необходимой заготовкой из ячейки склада и устанавливает на одну из дорожек автоматического транс- 82 портера, который получает команду от УВМ о доставке приспособления - спутника с заготовкой к свободному обрабатывающему центру. Остановка заготовки против заданного обрабатывающего центра достигается вращени- ем роликов транспортера с автономными приводами от склада до заданного места, а остальные ролики остаются неподвижными. Одновременно с командой роботу - штабелеру на подачу заготовки УВМ переписывает программу обработки указанной заготовки на програм- моноситель обрабатывающего центра, который за время движения заготовки по транспортной системе меняет инструмент для выполнения первого пере- хода операции и устанавливает необходимые режимы обработки, то есть полностью подготовлен для работы с новой (совершенно другой по парамет- рам обработки) заготовки. Робот-манипулятор, также по команде УВМ, перемещается по рельсо- вой дорожке к свободному обрабатывающему центру и производит перегруз- ку с транспортера на рабочий стол обрабатывающего центра, где автоматиче- ски (с помощью зажимов) приспособление - спутник с заготовкой закрепля- ется и производится полная обработка блока цилиндров. По окончании обработки приспособление - спутник с готовой деталью перегружается на транспортер, а с транспортера - в моечную машину. После мойки и сушки таким же образом обработанная деталь поступает на кон- трольную машину, где контролируется по программе, переданной с УВМ. В случае соответствия параметров с заданными, готовая деталь посту- пает по транспортной системе в склад готовых изделий. Перед помещением в склад готовых изделий оператор снимает готовую деталь с приспособления – спутника, который возвращается на склад загото- вок. В том случае если контролируемые параметры изделия не соответст- вуют заданным, контрольная машина вызывает оператора, который принима- ет решение о подналадке системы. При необходимости по команде оператора контрольная машина распечатывает результаты контроля. 83 С целью экономии рабочего времени, контроль состояния инструмен- тов в инструментальном барабане, и его смена, производится вне обрабаты- вающего центра на специальном рабочем месте. Для этого инструменталь- ный барабан снимается мостовым краном со специальным поворотным уст- ройством и тут же устанавливается новый барабан. Основной частью любой ГАЛ и ГАУ является гибкий производствен- ный модуль (ГПМ) – единица технологического оборудования для изготов- ления изделий произвольной номенклатуры. Примером ГПМ может служить производственный модуль мод. СА630М01 ОАО «Стерлитамакский станко- завод» (рис.3.7). Рис. 3.7. Общий вид гибкого произ- водственного модуля мод. СА630М01 В состав гибкого производственного модуля входят: o токарный многофункциональный станок с ЧПУ мод. САТ630С10Ф3 производства ОАО «САСТА» (рис. 3.8); o портальный манипулятор производства фирмы «FANUC Robotics Deutschland Gmbh» , Neuhausen, Германия, с роботом Fanuc M-710iC/70T, Япония (рис. 3.9); o стол - паллета для укладки заготовок и обработанных деталей. Грузоподъемность робота – 70 кг. Манипулятор берет с паллеты заго- товку и устанавливает ее в патрон токарного станка. После обработки заго- товки с одной стороны манипулятор переворачивает ее, а после полной обра- 84 ботки – вынимает из станка, устанавливает в патрон следующую заготовку, предварительно взятую с паллеты, и укладывает на паллету готовую деталь. Рис. 3.8. Общий вид токарного мно- гофункционального станка с ЧПУ мод. САТ630С10Ф3. Рис. 3.9. Захват робота Fanuc M- 710iC/70T. 3.7 Методы реализации ТПП Исходная информация для разработки ТПП Исходную информацию для разработки ТПП подразделяют на базовую, руководящую и справочную. Базовая информация - данные, содержащиеся в конструкторской доку- ментации на изделие, и программу его выпуска. Руководящая информация: o требования отраслевых стандартов к ТПП и методам управления ею; o стандарты на оборудование и оснастку; o документацию на действующие единичные, типовые и групповые тех- нологические процессы; 85 o классификаторы технико-экономической информации; o производственные инструкции; o материалы по выбору технологических нормативов (режимов обработ- ки, норм расхода материалов и др.); Справочная информация: o технологическая документация опытного производства; o описания прогрессивных методов изготовления; o каталоги, паспорта, справочники, альбомы прогрессивных средств тех- нологического оснащения. Степень углубленности проектирования технологического процесса за- висит от масштаба выпуска изделий: в единичном и мелкосерийном произ- водствах разрабатывают упрощенный вариант без детализации содержания операций. При среднесерийном, крупносерийном и массовом производстве изделий технологический процесс разрабатывают детально с проектировани- ем операционной технологии. Реализация ТПП на машиностроительных предприятиях возможна за счет: o управления технологической подготовкой производства; o вариантного метода; o адаптивного метода; o нового планирования. Управление ТПП Метод управления ТПП заключается в организации хранения инфор- мации по технологическим маршрутам в соответствии с определенной сис- темой классификации и кодирования и выбора нужной информации в соот- ветствии с требованием заказа. Область применения метода ограниченна, так как повторяемость обра- батываемых деталей, как правило, невелика. 86 Вариантное планирование Метод основан на разбиении инженерами-технологами деталей на классы. В каждый класс входят детали, изготавливающиеся по аналогичной технологии. В каждом классе выделяются детали-представители, которые яв- ляются обобщенными представителями, включающими все специфические особенности каждой детали. Для такой детали-представителя разрабатывает- ся стандартный технологический маршрут. Для каждой конкретной детали данного класса выбирается вариант стандартного маршрута, являющегося его подмножеством. Вариантное планирование предусматривает возможность уточнения стандартного маршрута путем изменения параметров процесса в определен- ных границах. Увеличение числа обрабатываемых элементов не допускается. Метод удобен при ограниченной номенклатуре изготавливаемых изде- лий. Адаптивное планирование Под адаптивным планированием понимается метод, позволяющий из- менять план работы системы в масштабе реального времени. Планирование проводится в несколько этапов. 1. Строят некоторое множество технологических маршрутов. 2. Из имеющегося множества технологических маршрутов находят наи- более близкий к заданному. 3. Выбранный технологический маршрут адаптируется к конкретным требованиям заказчика путем добавления, удаления, изменения отдельных шагов проектирования. Метод нового планирования Метод нового планирования позволяет вести разработку технологиче- ских маршрутов для подобных и новых изделий в соответствии с общими и специфическими данными и правилами технологического проектирования. Информационной основой для реализации метода служат описания изделий 87 и требования, предъявляемые к их изготовлению. Анализ этих требований позволяет выявить возможные пути решения технологических задач и в со- ответствии с определенными критериями выбрать метод решения. Основные этапы разработки технологического процесса обработки де- талей методом нового планирования следующие. o Анализ исходных данных. По заданной программе выпуска и конструк- торской документации на изделие изучаются его назначение и конструкция, требования к его изготовлению и эксплуатации. Аналогичным образом изу- чаются требования на изготовление и эксплуатацию конкретной детали. o Выбор заготовки. По классификатору заготовок, стандартам и техни- ческим условиям на заготовку и основной материал выбирают исходную за- готовку и методы ее изготовления. Дается технико-экономическое обоснова- ние выбора заготовки. o Выбор технологических баз. Производится оценка точности и надежно- сти базирования. Используют классификаторы способов базирования и су- ществующую методику выбора технологических баз. o Составление технологического маршрута обработки (по документа- ции типового, группового или единичного ТП). Определяют последователь- ность технологических операций и состав технологического оснащения. o Разработка составов технологических операций и расчет режимов обработки. На основании документации (типовых, групповых или единич- ных технологических операций) и классификатора технологических опера- ций составляют последовательность переходов в каждой операции. o Выбор основного оборудования. Здесь используются спецификации оборудования, данные о параметрах обработки. В соответствии с заданными критериями, определяется оборудование, на котором должен быть выполнен конкретный технологический переход. При выборе станка производится до- полнительная проверка технических и экономических условий использова- ния. 88 o Выбор технологической оснастки и инструмента. Используются ката- логи с данными по инструменту, приспособлениям, средствам контроля. o Составление программ для станков с ЧПУ. o Нормирование технологического процесса. Устанавливаются исходные данные расчета норм времени и расхода материалов; производится расчет и нормирование труда на выполнение процесса, расчет норм расхода материа- лов; определяется разряд работ и профессии исполнителей операций (исполь- зуют нормативы времени и расхода материалов, классификаторы разрядов работ и профессий). o Выбор оптимального технологического процесса из нескольких вари- антов по методике расчета экономической эффективности. При разработке технологических процессов ручными методами количеств вариантов не ве- лико. Использование автоматизированных методов позволяет получить более рациональные решения. o Оформление технической документации. Контрольные вопросы 1. Что такое технологическая подготовка производства? 2. С какой целью проводится ТПП? 3. Опишите этапы ТПП. 4. Какую номенклатуру деталей содержит класс 71? 5. В каких типах производства целесообразно применение группо- вых технологических процессов? 6. Как организуетсятехнологическая форма внутризаводской спе- циализации в условиях массового производства? 7. Почему предметную форму внутризаводской специализации не- рационально организовывать в условиях единичного производства? 8. Опишите основные признаки поточного производства. 9. По каким признакам классифицируются поточные линии? 89 10. В чем разница между механизацией и автоматизацией про- изводства? 11. Можно ли автоматизировать мелкосерийное производство? 12. По каким признакам классифицируются автоматические линии? 13. Опишите основные элементы гибкой автоматической ли- нии. 14. Что является исходной информацией для проведения ТПП? 15. Какими методами можно управлять ТПП? 16. На чем основан метод вариантного планирования? |