Унификация и типизация технологических процессов (ТП)

PAGE 5

ТМ Лекция № 2 Страница

Лекция № 2

Тема № 2. Унификация и типизация технологических процессов (ТП)

Эффективное применение ГАП и ИПК в единичном и серийном производствах зависит главным образом от устойчивости (стабильности) производственного процесса. Продукция машиностроительных и приборостроительных заводов характеризуется сменой изделий, большим числом конструкторских и технологических решений, небольшими масштабами выпуска, многооперационностью технологии. Даже при установившейся специализации предприятия на выпуске продукции одного определенного вида регулярность изготовления деталей различна и разнообразна.

Однако положение существенно меняется, если от отдельных наименований деталей перейти к группам конструктивно и технологически подобных деталей различных изделий. Регулярность производства таких групп значительно выше, производственный процесс их изготовления становится устойчивым по времени и может рассматриваться как объект комплексной автоматизации.

Такой подход к ТеПП в условиях единичного и серийного выпуска продукции сегодня является общепринятым в отечественной и мировой практике и соответствует современной концепции построения и эксплуатации производственных систем.

1. Основы типизации технологических процессов

Под типизацией понимается процесс разработки ТП на изготовление типовых деталей и целых машин отражающих наиболее передовой опыт и достижения науки и техники.

В годы первых пятилеток в стране проектировалось и осваивалось огромное количество машин. Для их изготовления разрабатывалось огромное количество техпроцессов. Только на одном машиностроительном заводе надо было рассчитать процессы на десятки тысяч переходов. Для этого требовалось большое количество технологов, причем разный уровень их квалификации приводил к различным решениям при обработке однотипных деталей. Это увеличивало номенклатуру и количество инструментов в цехах, разнообразие применяемого оборудования и т.д.

Для устранения указанных недостатков, упрощения, ускорения и удешевления разработки ТП проф. А.П. Соколовский в 1938г. выдвинул идею типизации ТП на основе классификации деталей по конфигурациям и размерам. Первоначально им были выделены 15 классов (валы, втулки, диски, эксцентриковые детали, крестовины, рычаги, плиты, шпонки, стойки, угольники, бабки, зубчатые колеса, фасонные кулачки, ходовые винты и червяки, мелкие крепежные детали). На машиностроительных заводах и сейчас встречаются участки, организованные в соответствии с этой классификацией.

В дальнейшем классификацию переработал проф. Ф.С. Демьянюк, он уменьшил количество классов и оставил их семь: корпусные детали, круглые стержни, полые цилиндры, диски, некруглые стержни, небольшие детали сложной формы, крепежные детали. Целесообразно также ввести 8ой класс – специальные детали, которые по форме значительно отличаются от деталей охватываемых общей классификацией, и обрабатываются по особой технологии (коленвалы, лопатки газовых турбин, поршни и т.д.).

Разработанные типовые техпроцессы обработки однотипных деталей определяют направление процесса, ориентируясь на которые заводской технолог может разработать конкретный ТП с учетом имеющегося оборудования, инструментов, способов производства заготовок и пр. (пример – ступенчатый вал).

Типовой ТП обычно составляется на наиболее сложную деталь определенного класса или группы.

Кроме типовых ТП обработки деталей различных классов, разработаны ТП обработки сложных поверхностей (пример из курса ФТОМО).

Для повышения производительности труда применяется метод групповой обработки, который положен в основу группового производства, а в дальнейшем ГАП.

Как показали исследования и практика работы многих объединений и предприятий, групповое производство, формирующееся на основе классификации изделий, унификации и подетально групповой специализации производственных систем, в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства помогает в наиболее полной мере учесть и реализовать характерные для массового производства принципы рациональной организации производственного процесса.

Уровень специализации машиностроительных объединений и предприятий и их подразделений определяется сочетанием двух основных факторов – объемом производства и трудоемкостью продукции, которые во многом определяют и организационно-производственную структуру предприятия. Можно выделить три типа машиностроительных объединений и предприятий специализирующихся на выпуске готовых изделий:

• предприятия с полным технологическим циклом, располагающие всей совокупностью заготовительных, обрабатывающих и сборочных цехов;
• предприятия механосборочного производства, получающие необходимые заготовки в порядке кооперирования с других заводов;
• предприятия сборочного типа, выпускающие готовые изделия из деталей, изготовленных на других предприятиях.

Как уже отмечалось, организация и развитие группового производства основаны на унификации.

Основными направлениями технологической унификации являются типизация и метод групповой обработки деталей.

В настоящее время существует несколько систем классификации и кодирования деталей (ЕСКД, технологический классификатор деталей, Техархив, Группроект, ТИС – 81). В результате классификации деталям обычно присваивают определенный классификационный код, что ускоряет их поиск по заданным признакам. Классификация необходима для механизированного и автоматизированного решения задач ТПП.

После классификации и группирования деталей приступают к разработке группового ТП, который позволяет обрабатывать любую деталь данной группы без значительных отклонений от общей технологической схемы.

Технологическая унификация делится на 5 уровней.

На первом (низшем) уровне унифицируются ходы, одна из групп которых связана с изменением формы детали в процессе обработки, а другая – со вспомогательными перемещениями. Понятие «ход» – это элемент синтеза управляющих программ и автоматической системы проектирования ТП.

Второй уровень – переход – является элементом при проектировании ТП на универсальных станках. К объему типизации, относятся вид и характер обработки конкретной элементарной поверхности, а также вид режущего инструмента.

Третий уровень – элементарная схема обработки. Здесь упорядочиваются планы обработки элементарных поверхностей, комплексных конструктивных элементов, имеющих однозначную связь между образующими их поверхностями (например отверстие с цековкой)

Четвертый уровень – операция. Отличительной особенностью этого уровня является связь со структурными свойствами деталей. Объекты типизации – вид и характер обработки некоторой группы деталей, технологическое оборудование и вид оснастки.

Пятый уровень – маршрут обработки детали. В этом случае унифицируется последовательность операций, которая справедлива для множества деталей, принадлежащих к одной классификационной совокупности.

Используя системы кодирования и классификации деталей, можно выявить их общие признаки и свести детали в определенные конструктивно-технологические группы.

Группой называется совокупность деталей, характеризуемая при обработке общностью оборудования, оснастки, наладки и ТП (операционного). При создании группы учитывают габаритные размеры деталей, их геометрическую форму, общность подлежащих обработке поверхностей, их точность и шероховатость однородность заготовок, серийность выпуска, экономичность процесса.

Групповым ТП называется совокупность групповых технологических операций, обеспечивающих обработку различных деталей группы (или несколько групп) по общему технологическому маршруту.

При групповом технологическом маршруте некоторые детали могут пропускать отдельные операции или переходы. Такие процессы являются основой для создания участков с замкнутым циклом производства, специализированных участков и групповых поточных линий. При образовании групп деталей с общим ТП следует учитывать объем выпуска отдельных деталей.

При разработке техпроцессов следует исходить из следующих основных положений:

1. принятая последовательность обработки детали при групповом маршруте (операций или переходов) должна обеспечивать обработку любой детали группы в соответствии с чертежом и техническими требованиями;
2. технологическая оснастка должна быть групповой или универсально-переналаживаемой;
3. оборудование должно обеспечивать высокопроизводительную обработку при минимальных затратах на его переналадку;
4. технологическая документация должна быть простой по форме, исчерпывающей по содержанию и удобной для пользования на рабочих местах.

1. Задачи обеспечения технологичности

По определению ГОСТ 14.201-83 обеспечение технологичности направлено на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе и монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Поэтому результат решения задач обеспечения технологичности конструкции изделия оценивается стоимостными, временными и ресурсоемкостными показателями.

Все задачи обеспечения технологичности подразделяются на 5 групп:

1. отработка конструкций изделий на технологичность на всех стадиях разработки изделия, при ТПП и в обоснованных случаях при изготовлении изделия;
2. количественная оценка технологичности конструкции изделия;
3. технологический контроль конструкторской документации;
4. подготовка и внесение изменений в конструкторскую документацию по результатам технологического контроля, обеспечивающих достижение базовых значений всех показателей технологичности;
5. совершенствование условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделий и фиксация принятых решений в технологической документации.

Известно, что для повышения эффективности использования специализированного оборудования необходимо провести унификацию конструкторских и технологических решений. Унификация конструкторских решений заключается в унификации и стандартизации изделий, деталей и поверхности деталей. За счет унификации конструкторских решений в первую очередь искусственно повышается партионность деталей, а также уменьшается многообразие технологических решений, используемых для изготовления изделий. Унификация технологических решений заключается в разработке типовых и групповых ТП, унификации элементов ТП (инструмента, методов обработки, схем базирования и т.д.). Унификация технологических решений компенсирует отсутствие данных о выпускаемых изделиях при проектировании производственных систем. Для повышения эффективности унификации технологических решений она должна строиться на унификации конструкторских решений и прогнозе развития унифицированных элементов изделия и ТП. Это позволяет увеличить жизненный цикл оптимальной эксплуатации специализированной производственной системы, в том числе ГПС.

1. Анализ и унификация деталей

и технологических процессов

Как известно, унификация имеет конструкторскую и технологическую составляющие. Конструкторская унификация включает следующие работы:

• создание универсальных конструкций на базе передового опыта разработки определенного типа систем и их стандартизацию;
• создание универсальных блоков, из которых агрегатируются конструкции изделий с отличающимися характеристиками;
• унификацию и стандартизацию деталей;
• унификацию комплектов поверхностей деталей;
• унификацию поверхностей деталей.

Работы по созданию универсальных конструкций и блоков следует проводить на отраслевом или межотраслевом уровнях.

Работы по унификации деталей, комплектов поверхностей и поверхностей деталей могут проводиться как на отраслевом уровне, так и на уровне конкретного предприятия.

Унификация и стандартизация деталей выполняются в следующей последовательности: унификация основной формы детали, унификация деталей со всеми элементами формы, унификация деталей с размерами, унификация деталей со всеми элементами формы, размерами и качественными элементами.

Основную форму и структуру детали определяют следующие элементы: для оссесимметричных деталей – цилиндрические, конические, криволинейные поверхности, соосные с ними поверхности имеющие квадратную, шестигранную и другие формы, а также плоские торцовые поверхности; для остальных деталей – плоские поверхности основных и дополнительных сторон детали. Элементы которые находятся на основных, назовем дополнительными элементами, или элементами второго ранга (фаски, галтели, канавки, лыски, грани и д.р.).

Унификация и стандартизация конструкций детали должна проводиться во взаимосвязи с унификацией и стандартизацией ТП их обработки, режущего и мерительного инструмента. На основе анализа ТП систематизируют технологические данные и разрабатывают унифицированный ТП и технологическую оснастку. Унифицировать можно как весь ТП, так и его отдельные составляющие, причем качественное разделение ТП на составляющие значительно повышает возможность модернизации станочного парка и применения высокопроизводительных методов обработки с использованием быстропереналаживаемых станков и приспособлений. При таком подходе мелкосерийное производство приближается к уровню серийного.

Технологическая унификация состоит из работ по унификации рабочих и вспомогате льных ходов, схем обработки типовых поверхностей и комплексов поверхностей, переходов, операций и маршрутов обработки деталей.

Понятие "ход" является элементом УП и автоматизированной системы проектирования, поэтому естественно будет в основу унификации ТП заложить классификацию движений режущего инструмента при обработке поверхностей заготовки. Различают рабочие и вспомогательные ходы. Рабочий ход – это движение инструмента относительно заготовки, выполняемое на подачах, определяемых процессом изготовления детали. Различают врезание инструмента, выход его и изменение формы заготовки. Вспомогательный ход выполняется на повышенных скоростях и не связан с обработкой, врезанием и выходом инструмента.

Унификация поверхностей деталей и промежуточных поверхностей заготовки, получаемых при обработке, создают основу для унификации рабочих ходов, которые связаны с изменением формы заготовок и в какой то мере с врезанием и выходом инструмента.

Результатом унификации должна стать библиотека типовых схем движений, выполняемых инструментом относительно заготовки.

Дальнейшим развитием унификации движений инструмента относительно заготовки является унификация схем обработки типовых поверхностей, типовых комплексов поверхностей и типовых деталей. Например, фрезерование шлицев, пазов, лысок и т.п. Унификация схем обработки позволяет упорядочить классы обработки комплекса поверхностей.

Применение типовых схем обработки поверхностей особенно эффективно в условиях единичного и мелкосерийного производства., когда затраты на проектирование УП существенно влияют на эффективность применения свободно программируемого оборудования.

Унификация переходов позволяет сократить вид и характер обработки конкретных поверхностей (что в свою очередь, сокращает номенклатуру режущего инструмента), повысить применение стандартизованного инструмента и сократить затраты на технологическую подготовку производства.

Унификация операций и маршрутов обработки опирается на группирование деталей. На группу деталей можно разработать несколько альтернативных операций и маршрутов обработки и выбрать такие их варианты, которые обеспечивают максимальную унификацию схем базирования, применяемого оборудования и приспособлений, методов обработки, минимизацию затрат на обслуживание обрабатывающего и вспомогательного оборудования, технологическую подготовку производства. Унификация операций позволяет уменьшить число наладок оборудования, а унификация маршрутов – число операционных структур производственных подразделений.

Унификация и типизация технологических процессов (ТП)