Проектирование типовых, групповых и модульных технологических процессов.

Типовой технологический процесс является унифицированным для наиболее типичных деталей, обладающих сходными технико-конструктивными параметрами. Инженерами высокого класса разрабатывается технологический процесс для типовых деталей, а затем, с их помощью, составляют рабочие технологические процессы для конкретной детали. Использование типового технологического процесса позволяет упростить разработку тех. процессов, повысить качество этих разработок, сэкономить время и сократить затраты на технологическую подготовку производства.

Разработка технологического процесса включает в себя следующие этапы:

- определение технологической классификационной группы детали:

Для определения технологической классификационной группы детали необходимо изучить исходные данные, в которых содержится информация о детали и располагаемом для ее изготовлению оборудовании.

Исходные данные содержат: чертеж детали, сборочный чертеж штампа, спецификация.

- выбор метода получения детали:

Технологическому процессу сопутствует ряд вспомогательных процессов:

складирование заготовок и готовых изделий, ремонт оборудования, изготовление

инструмента и оснастки.

Технологический процесс условно состоит из трех стадий:

1. Получение заготовок.

2. Обработка заготовок и получение готовых деталей.

3. Сборка готовых деталей в изделие, их настройка и регулировка.

В зависимости от требований, предъявляемых к точности размеров, формы, относительного положения и шероховатости поверхностей детали с учетом ее размеров, массы, свойств материала, типа производства, выбираем один или несколько возможных методов обработки и тип соответствующего оборудования.

- выбор заготовок и технологических баз:

Заготовки необходимо подбирать таким образом, чтобы обеспечить наиболее

рациональное использование материала, минимальную трудоемкость получения

заготовок и возможность снижения трудоемкости изготовления самой детали.

- уточнение состава и последовательности операций:

-уточнение выбранных средств технологического оснащения.

- техническое нормирование:

Нормирование технологического процесса состоит в определении величины штучного времени Тш для каждой операции (при массовом производстве) и штучно -калькуляционного времени Тшт (при серийном производстве). В последнем случае рассчитывается подготовительно-заключительное время Тпз.

Определение типа производства:

Тип производства характеризуется коэффициентом закрепления операций.

Технико-экономические показатели разработанного технологического процесса:

Для экономической оценки используют в основном две характеристики:

себестоимость и трудоемкость. Трудоемкость - количество времени (в часах), затрачиваемое на изготовление одной единицы изделия. Трудоемкость процесса составляет сумма трудоемкости по всем операциям.

Таким образом, использование типового технологического процесса облегчает проектирование, конструирование детали, ее изготовление и контроль. Благодаря экономии не только времени, которое было бы затрачено на разработку в случае отсутствия такого "прототипа", но и сокращение затрат, требующихся на исправление и утилизацию брака при использовании неотработанных технологии, оборудования и оснастки, удается получить хорошие экономические показатели технологического процесса изготовления и сборки даже для небольших партий продукции и оборудования.

 

Групповой технологический процесс - это процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.

Групповой процесс нашел применение в мелкосерийном и серийном производстве. Принципиальная сущность групповой технологии заключается, прежде всего, в группировании изделий в технологические группы по технологическому подобию.

Групповой технологический процесс разрабатывают на комплексное изделие. В отличие от типового изделия комплексное изделие является "собирательным", часто не существующим в действительности, объединяющим в себе черты большинства изделий, вошедших в группу. Для комплексного изделия разрабатывается технологический процесс и все изделия этой группы, будучи, как правило, проще комплексного изделия, изготовляют по данному технологическому процессу, пропуская отдельные технологические переходы. Все изделия, закрепленные за этим технологическим процессом, изготовляют партиями.

В качестве комплексного изделия технологической группы служит какое-то изделие из группы или искусственно созданное изделие. Например, комплексная деталь формируется следующим образом: берется наиболее сложная деталь, которая включает все поверхности других деталей и, если она не содержит всех поверхностей, содержащихся в других деталях группы, то к ней искусственно добавляют недостающие поверхности.

Различают групповую операцию и групповой технологический процесс. Групповая технологическая операция разрабатывается для выполнения технологически однородных работ при изготовлении группы изделий на специализированном рабочем месте при условии возможности частичной подналадки технологической системы. Групповой технологический процесс представляет собой комплекс групповых технологических операций, выполняемых на специализированных рабочих местах в последовательности технологического маршрута группы изделий, элементов.

Применение групповой технологии особенно эффективно тогда, когда на ее основе в серийном и мелкосерийном производствах удается создать групповые поточные или даже автоматические линии изготовления изделий или деталей отдельных групп. Создание подобных линий обычно основано на сочетании принципов типизации технологических процессов и групповой обработки, т. е. когда применяется типовой маршрут (например, при обработке заготовок по отдельным групповым операциям, выполняемым на станках с групповыми настройками, и при широком использовании групповых переналаживаемых приспособлений).

Применение групповой технологии тем эффективней, чем больше технологическая группа.

При внедрении групповой технологии возникают трудности, связанные с организацией больших технологических групп не только в связи со сложностью в построении групповых наладок и приспособлений, но и из-за необходимости учета календарного планирования по выпуску изделий.

Изделия, изготавливаемые по групповой технологии, хотя и похожи, но имеют и различия, поэтому за редким исключением избавиться полностью от переналадки оборудования не удается.

По мере расширения номенклатуры деталей в группе при разработке групповой наладки возрастают ее сложность, количество позиций и время простоя инструментальных позиций. Это ограничивает номенклатуру деталей в группе приводит к росту числа групп и, следовательно, увеличению числа групповых технологических процессов (операций).

Групповая технология оправдывает себя при условии многократного повторения выпуска данной технологической группы изделий. Если повторяемость отсутствует или незначительна, то дополнительные затраты на технологическую подготовку, которые значительно выше по сравнению с единичной технологией, себя не окупают (примером эффек­тивного применения групповой технологии может служит авиационная промышленность, где имеет место высокая повторяемость групп).

Практика внедрения типовых и групповых технологических процессов показывает, что, несмотря на очевидные преимущества, доля их внедрения невысока и до сих пор доминирует единичная технология. Одной из главных причин этого является недосток классификации изделий на типы, группы, которыми пользуются при разработке типовых и групповых процессов. Анализ этих классификаций показывает, что в обоих случаях в явном или неявном виде в качестве отличительных признаков вы­ступают не конструктивные, а технологические характеристики. Это приводит к тому, что на предприятиях, различающихся составом технологических средств и квалификацией работников, одна и та же номенклатура изделий будет разбита на разные группы. С другой стороны, стоит изменить на предприятии применяемую технологию и оборудование, как придется изменять типы и группы. Чтобы свести к минимуму эти недостатки, надо классифицировать изделия на группы не по технологическим, а конструктивным признакам, что позволит сократить разнообразие типовых и групповых процессов и расширить область их применения. Подводя итог анализу различных видов технологического процесса, можно отметить следующее: применение единичного процесса позволяет разра­батывать оптимальные процессы, но это приводит к большим затратам времени на их разработку;

Применение типового технологического процесса снижает объем и сроки технологической подготовки производства, но не обеспечивает оптимального процесса для каждой детали одного типа;

Применение группового технологического процесса хотя и увеличивает размер партии, но требует повторяемости выпуска изделий, что су­щественно снижает область его эффективного применения.

Все три вида технологии не обладают гибкостью, так как не позволяют изменять в случае надобности маршрут.

Одной из главных причин недостатков всех видов технологических процессов является описание изделия на геометрическом уровне, когда деталь представляется совокупностью элементарных геометрических поверхностей, а сборочная единица - совокупностью деталей как геометрических тел.

 

Это приводит к тому, что технолог, разрабатывая технологический процесс, стремится изготавливать на операциях такие совокупности поверхностей, которые позволяют достичь наибольшей производительности. Однако при этом часто нарушаются связи между поверхностями, обусловленные совместным выполнением функций детали. В результате, во-первых, появляется многовариантность технологического процесса из - за большого числа комбинаций поверхностей, изготавливаемых на операциях, а во-вторых, из-за изготовления функционально связанных поверхностей на разных операциях возникают сложные технологические размерные связи, приводящие к необходимости введения дополнительных операций.

Все это приводит к необоснованному разнообразию технологических процессов, повышению трудоемкости их разработки, вызывают трудности в типизации технологических процессов и в группировании деталей при разработке групповых процессов.

Если же деталь описывать функциональными блоками в виде модулей поверхностей, объединенных совместным выполнением служебных функций, то геометрический признак становится вторичным, а элементарные поверхности входят в состав модулей поверхностей и не являются самостоятельными объектами при разработке технологических процессов.

Учитывая ограниченную номенклатуру МП и их высокую повторяемость, можно существенно снизить разнообразие технологических операций по составу изготавливаемых МП. В итоге упростится разработка технологических процессов, их типизация и группирование деталей при использовании групповых процессов.

Все изложенное справедливо и для сборочных технологических процессов, если сборочную единицу рассматривать как совокупность модулей соединения.

С целью реализации изложенных преимуществ описания изделия как совокупности МП и МС, следует рассматривать построение технологического процесса как компоновку из модулей изготовления МП (МС), входящих в состав детали (сборочной единицы).

В связи с этим процесс получил название модульного технологического процесса, соответственно он может быть единичным, типовым, групповым процессом, и представляет собой результат дальнейшего совершенствования методики разработки технологических процессов, начиная с описания изделия.

 

Модульный технологический процесс - это технологический процесс, построенный из модулей процессов изготовления МП или МС, входящих в состав изготавливаемого изделия. В основе модульного технологического процесса лежит объективное существование МП и МС, являющихся конструктивными элементами изделий. Узкая номенклатура и ограниченное число описывающих их характеристик открывает путь к іипизации конструктивных решений МП, МС. унификации их характеристик и на этой основе разработке модулей технологического обеспече­ния изготовления МП и получения МС. В состав модулей технологического обеспечения входят модули технологического процесса (МТИ) изготовления МП и сборочного про­цесса (МТС) получения МС, модули технологического оборудования (МО), инструментальной наладки (МИ), технологических баз (МТБ), приспособления (МПр) и контрольно-измерительного устройства (МКИ).

Поскольку модульное технологическое обеспечение разрабатывается под типовые МП и МС с унифицированными характеристиками, то оно отличается высоким уровнем обобщения, следовательно, широкой областью применения,

Имея технологическое обеспечение на модульном уровне, модульный технологический процесс изготовления, например, детали, строится следующим образом. Сначала определяется последовательность формирования из заготовки всех МП детали, затем из банка данных вызывают - i >1 МТИ, МТБ, МО, МИ, МПр, МКИ, необходимые для изготовления каждого МП, затем МТИ объединяются в операции.

Модульный технологический процесс объединяет в себе преимущества единичного, типового и группового технологических процессов. Действительно, модульный технологический процесс разрабатывается так же, как и единичный технологический, учитывающий все особенности изделия. Однако в отличие от единичного процесса трудоемкость его разработки невысока, так как он строится методом компоновки из имеющихся модулей технологического обеспечения. Идея типизации в модульном технологическом процессе реализуется на уровне модулей технологического обеспечения, при этом типизация осуществляется более эффективно, так как модули МП и МС в отличие от изделий описываются небольшим числом характеристик. Например, даже сравнительно простая деталь содержит десятка два поверхностей и имеет большое разнообразие вариантов конструктивного решения. При этом требования к точности и качеству поверхностного слоя у поверхностей такой детали может быть различным, что еще больше увеличивает ее разнообразие. В итоге для изготовления такого множества деталей потребуется большое число типовых технологических процессов. В отличие от детали МП одного наименования имеет меньшее число вариантов конструктивного решения, содержит, за редким исключением, не более трех поверхностей, что существенно снижает разнообразие МГ1 и уменьшает число типовых модулей технологического процесса. Идея групповой технологии, заключающаяся в организации технологических групп из разных изделий, в условиях модульной технологии решается наилучшим образом. Дело в том, что в силу ограниченной номенклатуры МП и МС сравнительно просто формировать технологические группы даже в условиях единичного производства, т. е. не требуется повторяемость выпускаемых изделий. И в заключение отметим, что модульный технологический процесс приобретает некоторую гибкость, позволяя в ограниченных пределах изменять последовательность операций. Это объясняется тем, что в традиционных технологических процессах функционально связанные поверхности детали могут изготавливаться на разных операциях. Например, такие поверхности детали, как торец, отверстие и шпоночный паз, образующие комплект баз (МПБ311), могут изготавливаться на разных операциях. В результате между операциями возникают сложные размерные связи, которые нарушаются при изменении последовательности операции, что может привести к браку. Поэтому изменение разработанного маршрутного процесса недопустимо. В модульном же технологическом процессе функционально связанные поверхности детали всегда объединены соответствующим модулем и изготавливаются на одной операции. Это существенно упрощает размерные связи технологического процесса, делает их прозрачными, что позволяет сравнительно просто определять возможность изменения маршрута обработки. Принципы построения модульных технологических процессов позволяют по-новому строить машиностроительное производство, в основе которого лежит сквозное применение модульного принципа по всей производственной цепочке: изделие - технологические процессы - технологические системы - организация производственного процесса.