2.4. Технологический процесс как основа создания производственной
системы
Перед началом проектирования технологических процессов изготовления изделий разрабатывают основные организационно – технические направления построения автоматизированного сборочного и механообрабатывающего производства. При этом исходят из того, что себестоимость продукции должна быть низкой, качество не ниже заданного техническими требованиями, а производительность труда – выше, чем в аналогичных производствах.
Решение указанных основных задач в сборочном производстве достигается следующими организационно – техническими приемами:
сокращением объемов заготовительно–пригоночных работ путем повышения качества деталей, заменой различных видов обработки механообработкой (внедрение высокоточных методов финишной мехобработки взамен шабрения) и механизацией заготовительно – пригоночных работ ;
внедрением организационных мероприятий, включающих увеличение объемов поточных методов сборки, типизацию технологических процессов сборки и специализацию рабочих мест и участков по конструктивно – технологическим признакам;
внедрение современных методов технологической подготовки производства и автоматизированных систем управления, внедрением бригадных методов на сборке;
внедрением средств автоматизации и механизации сборочных процессов;
компоновкой сборочного оборудования из унифицированных узлов, позволяющей наращивать технологические возможности сборки;
сокращением трудоемкости сборочных операций благодаря повышению технологичности изделий, например путем замены подводящих масляных трубопроводов другими элементами, обрабатываемыми на станках;
использованием прогрессивных методов сборки и закрепления деталей (сборка в вихревом потоке газов, с использованием электромагнитного поля, вакуума, ультразвука, адаптивных устройств);
соединение деталей с помощью упругого и пластического деформирования (склейка, сварка электронным лучом, лазером и т.п.);
созданием переналаживаемого и программируемого автоматического сборочного оборудования;
применением типовых и групповых высокоавтоматизированных технологических процессов.
При проектировании автоматизированных механообрабатывающих участков и цехов проводят следующие организационно – технические мероприятия:
при выборе заготовок для обрабатываемых изделий использовать наиболее прогрессивные методы получения заготовок (для получения стали применять электропечи, а чугуна – вагранки; формообразование мелких отливок производить на автоматических линиях, крупные и средние отливки изготовлять из быстротвердеющих смесей с применением жактов и профильных опок, литьем по выплавляемым моделям, путем вакуум - процесса, в оболочковые формы и центробежным литьем); поковки и штамповки получать на кривошипных горячештамповочных прессах, на радиально – ковочных машинах с ЧПУ, на кольцераскатных станках, с использованием методов выдавливания и холодной листовой штамповки;
при выборе технологического оборудования для автоматизированных участков и цехов в первую очередь учитывают серийность выпуска, которая определяет уровень гибкости оборудования; в ГАП широко используют многоцелевые станки, причем с увеличением серийности становится целесообразным применение многошпиндельных головок на этих станках (головки часто применяют из унифицированных элементов, что позволяет составлять несколько вариантов многошпиндельных головок из одних и тех же элементов);
с целью повышения производительности в ряде случаев используют двусторонние, двух шпиндельные станки с инструментальным магазином и ЧПУ; при обработке заготовок с наклонными поверхностями применяют многоцелевые станки с поворотным шпинделем;
технологическое оборудование оснащается микропроцессорной техникой и адаптивными системами управления, позволяющими повысить точность и производительность механообработки;
при выборе оборудования предпочтение отдается агрегатно-модульному оборудованию, что позволяет увеличить гибкость автоматизированных комплексов;
технологическое оборудование на участке должно обеспечивать: полную автоматизацию цикла обработки или сборки; надежную установку полуфабрикатов в рабочей зоне оборудования; своевременное удаление стружки из зоны резания и со станка; возможность очистки базирующих и крепежных поверхностей технологической оснастки; требуемые форму и расположение рабочей зоны, позволяющее обслуживать оборудование с помощью промышленных роботов; безопасность и удобный доступ к рабочей зоне и органам управления оборудованием операторам.
при термической обработке деталей желательно использовать следующие прогрессивные процессы: ионное азотирование, газовую нитроцементацию с закалкой в горячей среде, закалку ТВЧ в растворах полимеров или на лазерных установках.
При разработке автоматизированного технологического процесса механической обработки применяют следующую последовательность:
выбирают метод получения заготовки по коэффициенту использования материала и экономическому сравнению различных вариантов заготовок;
проводят анализ вариантов базирования и определяют комплект технологических баз, маршрут и методы обработки поверхностей исходя из требуемой точности и производительности обработки;
при выборе маршрута обработки устанавливают число переходов, необходимых для обеспечения точности детали по отдельным ее параметрам: точности размеров, формы и относительного расположения поверхностей, шероховатости поверхности (при этом используют таблицы средних экономически достижимых точностей, получаемых в производстве на различных видах оборудования и при различных методах обработки, которые приводятся в справочниках технолога – машиностроителя);
определяют станкоемкость каждого перехода, используя формулы(табл. 2.4. работы [1].
.
При рассмотрении временных структур выполнения операций (приведенных в таблице 2.4) можно выделить следующие разновидности их реализации:
последовательный, когда каждый последующий переход выполняется после выполнения предшествующего (характеризуется последовательным протеканием основного и вспомогательного времени);
параллельно – последовательный, когда ряд технологических переходов выполняется одновременно, а остальные последовательно (характеризуется совмещением вспомогательных времен и не совмещением основного и вспомогательного времени, основное время, одновременно выполняемых переходов, определяется по времени наиболее продолжительного перехода toj max);
параллельный, когда все переходы совмещены во времени (характеризуется совмещением вспомогательных процессов со временем формообразования поверхностей) и процесс идет непрерывно.
Применительно к протеканию основного времени такие разновидности получили название классов, а применительно к вспомогательному времени - групп.
Учитывая вышеизложенное, можно определить по каким формулам рассчитывать оперативное время: для I класса 1 группы; для II класса, 2 группы; III класса, 3 группы – это формулы 2.8 – 2.10 работы [1]
После определения станкоемкости выпускаемой продукции в поточном производстве проводят:
определение такта выпуска и синхронизацию операций технологического процесса, цель которой вписать время выполнения всех операций в такт выпуска, т.е. согласовать все временные связи производственного процесса.
Такт выпуска определяют по формуле (2.11 работы [1])
,
где Т – такт выпуска, мин;
N –годовой объем выпуска, шт.;
Фэ – эффективный (расчетный) годовой фонд времени работы оборудования, определяемый по таблице 2.5, ч. работы [1]
Синхронизация технологического процесса может быть выполнена путем реализации следующих мероприятий:
перегруппировки переходов по операциям;
переноса переходов с перегруженного оборудования на недогруженное;
выбора на лимитирующих операциях более производительного оборудования, т.е. с более высоким уровнем параллельности выполнения элементов операции, например оборудования с много - лезвийным инструментом и многошпиндельными головками;
применения на лимитирующих операциях быстродействующей технологической оснастки и автоматических загрузочных устройств;
повышения режимов резания на лимитирующих операциях, благодаря использованию сверхтвердых режущих инструментов и скоростей вспомогательных перемещений рабочих органов технологического оборудования.
Синхронизация технологических операций может быть представлена графически (рис. 2.6 [1]).
При расчете выравнивания времени выполнения операций одновременно достигается и сокращение количества технологического оборудования.