Проектирование технологических процессов

Технологический процесс — это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению или определению состояния предмета труда. С точки зрения организации производства различают единичный технологический процесс, типовой и групповой.

Единичный технологический процесс — это процесс изготовления изделия одного наименования, типоразмера и исполнения; типовой — группы изделий с общими технологическими и конструктивными признаками, а групповой разрабатывается для группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Исходную информацию для разработки технологических процессов подразделяют на базовую, руководящую и справочную. Базовая информация включает данные, содержащиеся в конструкторской документации на изделие, и программу выпуска этого изделия; руководящая — данные о действующих единичных, типовых и групповых техпроцессах; об отраслевых стандартах, о документации; справочная — данные, которые содержатся в каталогах, паспортах, справочниках, в описаниях прогрессивных методов изготовления, в планировках производственных участков.

Разрабатываемый техпроцесс должен быть прогрессивным и обеспечивать сокращение трудовых и материальных затрат.

Основные этапы разработки технологических процессов приведены в табл. 5.1.

Таблица 5.1. Основные этапы разработки технологических процессов изготовления изделия

Необходимость каждого этапа определяется в зависимости от видов и типов производства и устанавливается стандартами предприятия.

При автоматизированном технологическом проектировании разработка техпроцесса осуществляется на основе типовых и групповых техпроцессов, единичных техпроцессов и операций-аналогов (табл. 5.2).

Таблица 5.2. Основные этапы автоматизированного проектирования технологических процессов на основе типовых и групповых технологических процессов

В случае отсутствия техпроцессов-аналогов осуществляется индивидуальное проектирование. Структура операций и маршрут изготовления изделия проектируются в этом случае на основе конструктивно-технологических свойств изделия и технологических возможностей производственной системы. Основные этапы автоматизированного индивидуального проектирования приведены в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Основные этапы автоматизированного индивидуального проектирования

Первые два этапа совпадают с этапами автоматизированного проектирования на основе техпроцессов-аналогов.

На третьем этапе на основе анализа возможностей заготовительных подразделений производственной системы и анализа требований к изготовлению и эксплуатации изделия выбирается метод получения заготовки.

На основе анализа и выбора методов и планов отработки элементов конструкции изделия и выбора технологических баз проектируют маршрутное описание технологического процесса и определяют технологические параметры обработки (этапы четыре и пять).

На шестом этапе определяются нормы расхода материала. Для их разработки используют расчетно-аналитический или опытный метод. При расчетно-аналитическом методе нормы разрабатываются на основе прогрессивных показателей использования мате­риала, которые предусматривают его расход с учетом номинальных размеров детали и средней величины допуска на размер. Основной исходной информацией при этом являются: чертеж детали (сборочной единицы); норма расхода материалов на единицу обрабатываемой длины, массы и нормативы отходов и потерь.

Опытный метод основывается на данных измерений полезного расхода, технологических потерь и отходов непосредственно в условиях производства, либо в лабораторных условиях.

На этапах семь и восемь проектируется техпроцесс при маршрутно-операционном и операционном изложении описания. Процесс проектирования сводится к определению структурно-технологической схемы обработки детали на уровне переходов к определению технологической оснастки, инструмента, к расчету режимов обработки.

На девятом этапе определяются квалификационный состав рабочих по профессиям и нормы времени обработки.

С учетом особенностей производственной системы на десятом этапе выявляют рациональную последовательность операций исходя из заданного критерия,

В настоящее время в объединениях, на предприятиях в целях исключения применения ручного, малоквалифицированного и монотонного труда, а также труда в тяжелых и вредных для здоровья человека условиях организованы работы по роботизации производственных процессов.

Мероприятия по роботизации производственных процессов охватывают выбор объектов роботизации, разработку их проектов, приобретение, монтаж и отладку роботизированных систем; подготовку кадров по эксплуатации этих систем. Объектами роботизации служат технологические процессы и их части, операции транспортирования и складирования предметов труда и технологической оснастки, а также удаление отходов производства.

В табл. 5.4 представлены этапы проектирования роботизированных технологических процессов.

Таблица 5.4. Основные этапы последовательности проектирования роботизированных технологических процессов

На первом этапе осуществляется анализ действующих техпроцессов и выбор объектов роботизации.

На втором этапе в. соответствии с правилами проектирования роботизированных технологических комплексов выбирают изделие-представитель из группы изделий, обладающих общностью конструктивно-технологических признаков.

Основными этапами разработки роботизированных технологических процессов являются пятый и шестой.

На основе многовариантных транспортно-технологических схем, предусматривающих технические, контрольные операции и операции перемещения тарно-штучных грузов, разрабатываются маршрутные роботизированные технологические процессы.

Операционные роботизированные технологические процессы разрабатываются исходя из возможностей существенного увеличения коэффициента сменности работы оборудования на основе полного высвобождения производственных рабочих из процесса.

Использование технологического оборудования типа металлообрабатывающих центров приводит к концентрации операций, упрощению маршрутов обработки и т. д.

Создание технологических производственных систем осуществляется на базе оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ) с автоматической сменой инструмента, оснащенных роботами, автозагрузочными устройствами и накопителями. Внедрение такого типа оборудования требует повсеместного применения микропроцессоров и ЭВМ. Неотъемлемой частью ТПП является подготовка управляющих программ, и прежде всего для оборудования с числовым программным управлением.

В процессе подготовки управляющих программ можно выделить работы, связанные с разработкой технологического процесса и выбором средств технологического оснащения для деталей, обрабатываемых на оборудовании с ЧПУ, с программированием технологических операций для оборудования с ЧПУ. Состав этапов по подготовке управляющей программы для оборудования с ЧПУ представлен в табл. 5.5.

Таблица 5.5. Состав этапов по подготовке управляющей программы для оборудования ЧПУ

Для автоматизированной подготовки управляющей программы используют системы автоматизированного программирования (САП) для оборудования с ЧПУ. САП осуществляет преобразование данного чертежа детали и технологического процесса ее обработки в коды управляющей программы. Выходной документацией, получаемой в процессе функционирования САП, являются комплект технологической документации, управляющая программа на программоносителях. В качестве исходных данных при автоматизированной подготовке управляющей программы используют сведения об оборудовании, устройствах ЧПУ, о средствах технологического оснащения. Переменные данные содержат сведения о детали, заготовке и средствах технологического оснащения для изготовления конкретной детали.

Основными этапами работы являются четвертый и пятый. Программирование технологических операций сводится к следующим работам: подготовке исходных данных, описанных на входном языке САП, на машинные носители; обработке на ЭВМ данных с расчетом траектории движения инструмента с последующим анализом диагностических сообщений. Конечным результатом обработки на ЭВМ является вывод сопроводительной технологической документации, и самой управляющей программы.

На этапе внедрения управляющей программы осуществляется отладка и корректировка ее сначала на устройствах контроля, а затем на оборудовании с ЧПУ.

По результатам отладки корректируется технологическая документация и оформляется акт внедрения.

При автоматизации технологического проектирования необходимо проанализировать технологические возможности производственной системы и разработать рекомендации по содержанию и порядку совершенствования производственной системы.

Под производственной системой понимается совокупность производственных подразделений и средств технологического оснащения, организованных для выполнения определенных технологических функций. Совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций составляет технологический комплекс.

В табл. 5.6 представлен перечень этапов проектирования элементов производственной системы.

Таблица 5.6. Этапы проектирования элементов производственной системы при автоматизированном технологическом проектировании

На первом этапе осуществляется группирование конструктивно подобных объектов производства в пределах всей номенклатуры изделий для разработки структуры основного производства и определение специализации цехов.

Методами объемных расчетов для каждого участка определяют количество основного технологического оборудования. Расчет проводят по каждому виду оборудования исходя из норм трудоемкости обработки и проектной годовой программы выпуска изделия.

На последующих этапах проектирования определяют формы организации производственных процессов и с учетом структурно-технологических схем обработки группы объектов производства разрабатывают структуру участка и планировку.

Проектирование элементов производственной системы осуществляется на наибольший планируемый период, относительно которого возможно прогнозирование проектных объемов и программы выпуска изделий.

При изменении установленной на этот период специализации предприятия следует корректировать или проектировать вновь, элементы производственной системы.

При появлении в номенклатуре выпускаемых изделий нового, которое не было учтено при проектировании производственной системы, проводится анализ эффективности производственной системы в отношений организации производства этого изделия на предприятии.

По истечении запланированного интервала времени, на который проектировалась производственная система, выявляется, насколько необходима техническая или организационная перестройка производства.