Структура технологической подготовки производства при организации ГПС и ее особенности

Технологическая подготовка производства выполняется на начальном этапе организации ГПС или ее подразделений (ГАУ, ГАЛ, ГАЦ), а также и в процессе их эксплуатации при изменении номенклатуры деталей, объема выпуска и других факторов. В последнем случае этот процесс упрощается, так как сводится к выбору ГАУ или ГАЛ, на которых можно обработать новую деталь, исходя из условий группового производства (иначе говоря, «привязать» деталь к одной из групп, для которых создан участок или линия) с последующей разработкой технологического процесса на основе уже имеющегося для групповой детали и составлением управляющей программы.

При подготовке предприятий к созданию подразделений ГПС исходят из организационно-технологической оценки его структуры, обусловливаемой специализацией ее основ­ных производственных подразделений — цехов и участков.

Если при организационно-технологической структуре подразделений предприятия не требуется реорганизация и их специализация соответствует характеру и серийности производства, то, следовательно, имеются предпосылки для комплексной автоматизации, и в предложения по созданию ГПС включаются: отобранная номенклатура и объемы предполагаемого выпуска деталей, технологические процессы изготовления комплексных деталей или деталей-представителей, предполагаемый состав технологического оборудования, задачи по модернизации существующего оборудования, рекомендации по автоматизации транспортно-складских, погрузочно-разгрузочных и управленче­ских работ, технико-экономическое обоснование создания подразделений ГПС.

Если для создания ГАЛ, ГАУ, ГАЦ требуется изменить структуру предприятия, то более предпочтительным является его полная реконструкция и техническое перевооружение. В случае отсутствия необходимых планов и ресурсов на полное перевооружение возможна частичная реорганизация для создания отдельных подетально-специализированных ГАЛ, ГАУ, ГАЦ.

Весь процесс как полной, так и частичной реорганиза­ции структуры производственной системы можно разбить на семь этапов:

сбор и анализ исходных данных о выпускаемой продукции;

предварительное определение состава и специализации цехов основного производства:

установление состава и специализации производственных участков;

разработку групповых маршрутных технологических процессов и расчет количества оборудования;

определение организационной структуры производственных участков;

окончательное установление состава и специализации цехов основного производства;

разработка технического задания на создание подразделений ГПС.

На первом этапе анализируют состав выпускаемых изделий, отбирают изделия, перспективные для производства и характерные для данной специализации предприятия, рассчитывают подетальную годовую программу, анализируют и уточняют тип заготовок и маршруты изготовления по видам производства (технологическим переделам), устанавливают номенклатуру деталей по видам производства, классифицируют их и анализируют по основным конструктивно-технологическим признакам.

На втором этапе детали группируют по конструктивно-технологическим признакам для предварительного определения состава и специализации цехов основного производства, в том числе подетальной специализации механических цехов. Работы по этапу завершаются распределением номенклатуры деталей и сборочных единиц по цехам основного производства.

На третьем этапе работы завершаются распределением номенклатуры деталей по производственным участкам. Преобладающей формой специализации производственных участков должна быть подетально-групповая.

Четвертый этап начинается с отработки деталей, закрепленных за участком, на технологичность, исходя из условий совместной обработки, выбирается деталь-представитель или формируется комплексная деталь. На выбранную деталь-представитель или номенклатурную деталь разрабатывают маршрутный технологический процесс и после укрупненного нормирования трудоемкости рассчитывают количество, загрузку технологического оборудования и дозагрузку за счет введения межучастковых кооперативных связей.

На пятом этапе определяют рациональную структуру производственных участков за счет группирования деталей по общности технологических процессов и операций. Выявляется возможность и целесообразность создания групповых и поточных линий, подетально-замкнутых участков, определяется специализация отдельных рабочих мест. Предварительно принимаются решения по размещению технологического оборудования на площадях участков.

На шестом этапе принимают окончательное решение по компоновке и специализации цехов основного производства с учетом наиболее важных факторов: общности транспортно-накопительных и погрузочно-разгрузочных средств; межучастковой кооперации; организации материальных потоков на уровне цехов и предприятия в целом; ограниче­ний по производственным площадям; примерной однородности продукции по серийности и стабильности выпуска и др.

Этап завершается расчетом расходов основных и вспомо­гательных материалов, заготовок и полуфабрикатов, энергии, внутрицехового грузооборота, определением состава вспомогательных цехов, служб и других наиболее важных параметров и характеристик цехов основного производства, а также технико-экономическим обоснованием новой орга­низационно-технологической структуры производственной системы.

После установления целесообразности реорганизации производственной системы приступают к седьмому этапу — разработке технического задания на создание подразделений ГПС.

В целях обеспечения гибкости и автоматизации производственных процессов в условиях ГПС к технологии и организации механической обработки предъявляется ряд требований.

При этом большое значение имеет унификация конструктивных элементов деталей, позволяющая сократить многообразие технологических баз, приемов обработки поверхностей, типаж и число режущего инструмента. Унифицированные элементы деталей нужно использовать уже на стадии проектирования новых изделий, для чего целесообразно разработать стандарты предприятия.

В отличие от традиционных производственных систем человек — станок в условиях ГПС следует разрабатывать технологические процессы не только обработки деталей, но и установки и смены их на станках и устройствах, транспортирования, контроля, мойки и др. Степень подробности доводится до уровня подготовки и отладки управляющих программ для оборудования.

Принципиальное значение имеют максимальная кон­центрация переходов в операции, минимизация техноло­гических баз и баз транспортирования и манипулирования деталями. Это обусловлено необходимостью автоматизи­ровать смену деталей на станках и тем самым обеспечить гибкость производственной системы. При серийном выпуске корпусных и плоскостных деталей наиболее приемлемым решением является использование приспособлений-спутников с автоматической их сменой. Для деталей типа «тела вращения» чаще применяют магазинную загрузку или промышленные роботы и манипуляторы.

При выборе технических средств ГПС целесообразно ограничивать типаж оборудования. В механической обработке следует ориентироваться главным образом на применение многоцелевых однотипных станков, естествен­но, это должно быть экономически оправдано. Использо­вание в ГПС узкоцелевых станков можно считать целесообразным, если обеспечивается получение изделий с максимальной готовностью.

Для минимизации наладок оборудования и многоно­менклатурных ГПС необходима унификация технологических средств и оснастки.

Большое значение имеют гибкая организация транспортных средств и рациональное использование систем накопителей. Наряду с центральным накопителем — складом рекомендуется применять накопители и у станков на случай возможных отказов в работе склада или его перегрузки. Автоматическая смена инструмента в магазине станка — одно из главных требований, предъявляемых к организации инструментального обеспечения. Для повышения эффективности использования станочного времени необходимо добиваться совмещения по времени установки детали и инструмента. Это можно достигнуть независимой транспортно-установочной системой для инструмента.

В число важных задач организации ГПС входит техническое обслуживание, основная цель которого — под­держание и стабилизация основных параметров технических средств системы посредством диагностики и профилактических работ без нарушения хода производства.

5.2. Организационно-технологическая структура ГПС

Состав и структура подразделений ГПС зависят от ее специализации, технологических задач, типа деталей, серийности их изготовления, частоты смены про­дукции и других факторов. Чтобы обеспечить безлюдный производственный процесс, при создании ГПС необходимо предусмотреть:

накопление заготовок, полуфабрикатов, материалов, приспособлений инструмента и транспортирование их к оборудованию;

обеспечение загрузки-разгрузки технологического обо­рудования;

автоматическое управление всеми видами оборудования;

хранение, редактирование и трансляцию в УЧПУ программ управления технологическим оборудованием;

диагностику работы всех технических средств с индика­цией неисправностей и ошибок на станке ЧПУ и в УК;

диагностику качества обработки на обрабатывающих модулях введением коррекции в программу управления и на координатно-измерительных машинах с выводом информации в ЭВМ и в случае необходимости на печать;

диагностику состояния режущего инструмента с введением коррекции в программу управления станком и обеспечением автоматической смены изношенного или сломанного инструмента;

доставку вспомогательных материалов, в частности смазочно-охлаждающей жидкости;

удаление отходов производства;

планирование, учет и регулирование хода производства, обеспечивающие наилучший режим работы ГПС.

Основное требование, предъявляемое к ГПС при опре­делении ее состава,— обеспечение законченного цикла обработки деталей. Если такой возможности нет, то ГПС

Рис. 5.1. Структура ГАУ, ГЛЦ

можно включать в состав (желательно в качестве основной части) участка или линии, имеющих менее высокий уро­вень автоматизации. В одном производственном подразделении целесообразно концентрировать оборудование и рабочие места с общим автоматизированным управлением, в состав которых входят ГАС.

На рисунке 5.1 показана структура технических средств и состав служб комплектации заготовок, обеспечения материалами, приспособлениями и инструментом, подготовки программы управления станком одного из автоматизиро­ванных комплексов (ГАУ, ГАЦ), создаваемых для механической обработки.

При технологической подготовке ГПС для решения большого комплекса задач необходимо детально прорабо тать все логические и расчетные элементы ТПП. Повысить производительность труди и качество решений ТПП можно только за счет применения ЭВМ при проектировании. Для этого и предназначена автоматизированная система технологической подготовки производства (АСТПП).

5.3. Проектирование технологических процессов в АСТПП

АСТПП — система технологической подготовки производства, основу организации которой сос­тавляет системное применение инженерно-технических работ, обеспечивающее оптимальное взаимодействие людей, машинных программ и технических средств автоматизации.

Модель структуры АСТПП показана на рисунке 5.2. Ее основные элементы — подсистемы.

Подсистема — часть АСТПП, выделенная по функциональному или структурному признаку, обеспечивающая получение законченных проектных решений и соответствующих документов.

В АСТПП разрабатываются функциональные подсистемы двух типов: общего и специального назначения.

Подсистемы общего назначения предназначены для технологического проектирования, т. е. проектирования, конечная цель которого — получение комплекта технологической документации и управляющих программ для технологического оборудования ГПС.

Состав подсистем специального назначения определяется конкретно для каждого предприятия в зависимости от специфики работ, необходимых для ТПП, и экономической целесообразности.

Для предприятий тракторного и сельскохозяйственного машиностроения характерны следующие функциональные подсистемы специального назначения:

управление технологической (технической) подготовкой производства;

обеспечение технологичности конструкции изделия;

проектирование технологических процессов (по видам обработки);

конструирование средств технологического оснащения (по видам).

Автоматизированное проектирование ТП проводится на основе типовых, групповых и единичных технологи-

Рис. 5.2. Модель структуры АСТПП

ческих процессов и операций-аналогов, а также индиви­дуального проектирования.

К основным этапам проектирования ТП на основе ана­логов относятся:

подготовка исходных данных для автоматизированного проектирования (конструкторской документации к кодированию исходных данных, заполнение бланка исходных данных);

формирование конструктивно-технологического кода изделия;

поиск технологических процессов-аналогов — сравнение конструктивно-технологического кода изделия, на которое разрабатывают технологические процессы, и изделий-представителей, хранимых в массивах поисковой системы;

Рис. 5.3. Положение базовой системы координат: а – для деталей класса 40; б – для деталей класса 50

доработка технологического процесса-аналога (проектирование технологического маршрута, технологических операций, расчет режимов обработки и норм времени, формирование управляющей программы для технологического оборудования ГПС).

Если технологических процессов-аналогов нет, применяют индивидуальное проектирование на основе конструктивно-технологических свойств изделия и технологических возможностей предприятия. В этом случае проектируют по всем этапам:

готовят исходные данные к их кодированию;

выбирают метод получения заготовки;

проектируют маршрутный технологический процесс;

определяют технологические параметры обработки по основным элементам конструкции (выбирают технологические базы, находят припуски и технологические размеры обработки);

проектируют заготовки или выбирают сортамент;

проектируют маршрутно-операционный или операционный технологический процесс;

нормируют операции технологического процесса;

корректируют технологический процесс обработки на уровне операций на основе определения рациональной последовательности операций с учетом особенностей производственной системы.

Рабочий чертеж к кодированию готовят в такой последовательности: определяют положение базовой системы координат детали, нумеруют элементы детали.

Чтобы определить положение базовой системы координат, все детали делят на два класса: «тела вращения» (класс

40) и не относящиеся к первому классу (класс 50). Для деталей класса 40 положение осей координат показано на рисунке 5.3, а: ось X совпадает с осью детали и ее положительная полуось направлена в «тело» детали; плоскость YZ совпадает с крайней левой точкой детали; положительное направление полуоси Y направлено вверх.

Для деталей класса 50 положение базовой прямоугольной системы координат определяется следующим образом (рис. 5.3, б): плоскость X Y совмещается с установочной конструкторской базой детали; плоскость XY – с направляющей конструкторской базой; плоскость YZ – с упорной конструкторской базой.

Элементы деталей класса 40 нумеруют так: наружным и внутренним поверхностям номера присваивают последовательно в порядке их сопряжения при положительном направлении обхода (против хода часовой стрелки), начиная с правого плоского торца или с крайней справа наружной поверхности, если нет плоского торца.

На рисунке 5.4, а показан пример нумерации поверхностей деталей. Если поверхность детали на различных участках имеет неодинаковые свойства (точность, шероховатость, термообработку и т. п.), то каждый участок рассматривается как отдельный элемент, которому присваивается свой номер (рис. 5.4, в). Сложные поверхности детали, обрабатываемые одним комбинированным инструментом, при подготовке чертежа к кодированию обводятся пунктирной линией, которой присваивается свой номер (рис. 5.4, а).

Рис. 5.4. Примеры нумерации поверхностей деталей

Поверхности деталей класса 50 нумеруют так: сначала нумеруют поверхности основной формы детали (сторона параллелепипеда) – верхнюю, переднюю, левую, заднюю, правую, нижнюю, а затем – дополнительные стороны основной формы в произвольном порядке, начиная с номера 7. Группы поверхностей вращения нумеруют следующим образом: номер стороны, к которой относятся поверхности вращения, слово «ГР» и порядковый номер группы, начиная c 1. Например, З.ГР2 или З.ГР16 и т. д.

Далее нумеруют все остальные элементы формы детали.

Таблицы кодированных сведений (ТКС) являются исходными документами для проектирования технологических процессов и разработаны для целого ряда массивов информации А, Б, В...Ф.

Массив А – сведения о деталях содержат: обозначение детали и чертежа, размеры, массу, материал, шероховатость, наибольшую точность обработки, виды термообработки и спорой нанесения покрытия на деталь.

Массив Б – сведения о поверхностях детали: для каждой поверхности заносятся данные – общие сведения, собственные и качественные характеристики, виды термической обработки.

В ГОСТ 31.111.41—83 даны общие правила построения языка описания и информации о детали как элементе входного языка в системах автоматизированного технологического проектирования, структура документов и правила заполнения ТКС.

Следующие массивы описывают: дополнительные поверхности, зубчатые колеса, звездочки, резьбы и т. д.