Организация и планирование машиностроительного производства

Все затраты, связанные с изготовлением оснастки, относятся на заказ, открытый на изготовление изделия. Если детали, изготовленные с применением специальной оснастки, используются в различных изделиях, то затраты относятся на разные заказы пропорционально их количеству.

1.5.4. Унификация технологической оснастки

Для сокращения сроков технологической подготовки произ­ водства ведутся работы по унификации технологической оснастки, кото­ рая распространяется на типы, конструкции, основные размеры и пара­ метры оснастки, их составные части (детали и узлы), материалы, химиче­ ские покрытия, нормы точности и др.

Экономически эффективна унификация следующих элементов техно­ логической оснастки: деталей, если они предназначены для одной цели и имеют сопоставимые размеры; узлов, имеющих одинаковое функцио­ нальное назначение, но незначительно отличающихся в рабочих разме­ рах, габаритах и эксплуатационных показателях; компоновок по изготов­ лению типовых деталей близких габаритов при условии общности схем базирования в процессе обработки.

Целесообразно унифицировать оснастку, применяемую для типовых операций, если их конструкции однотипны по схемам, габаритам и усло­ виям эксплуатации.

Технологическая оснастка считается унифицированной, если ее кон­ струкция обеспечивает оснащение оптимального количества операций; компоновка соответствует типовой унифицированной; в конструкции унифицированы базовые и присоединительные места.

Комплекс технологической оснастки считается унифицированным, если минимальная номенклатура унифицированных конструкций обес­ печивает на базе типовых решений оснащение максимального количест­ ва операций по изготовлению различных изделий.

Комплексная унификация предусматривает размерную унификацию однотипных средств технологического оснащения, деталей и узлов с раз­ личивши основными и присоединительными параметрами и сокращение размерных параметров аналогичного функционального назначения СТО, деталей и узлов с одинаковыми основными параметрами, но разным кон­ структивным исполнением. Она предполагает сокращение типов приспо­ соблений аналогичного функционального назначения, размерно-типо­ вую унификацию приспособлений, деталей и узлов, не имеющих конст­ руктивного подобия и отличающихся по основным параметрам; модификационную унификацию базовых моделей (компонование СТО раз­ личных типов).

При комплексной унификации назначение СТО устанавливается:

—по виду оборудования и виду обработки заготовки (оснастка для токарных, фрезерных, шлифовальных и т.д. работ);

—по номенклатуре заготовок, способу их базирования, виду и но­ менклатуре операций (специальная или универсальная оснастка и т.д.);'

—по количеству одновременно обрабатываемых заготовок (одноме­ стная или многоместная оснастка).

Типаж конструкции зависит от конфигурации и габаритов обрабаты­ ваемых в приспособлении заготовок деталей, а также от координации за­ готовок в процессе обработки относительно оси режущего инструмента и выбранной схемы базирования.

Степень точности деталей и узлов СТО определяется принципом аг­ регатирования и спецификой назначения (базовые, фиксирующие, при­ водные и др.).

При проведении унификации необходимо выполнить следующие ра­ боты: определить объект унификации; отобрать параметры, подлежащие унификации, и выбрать из их числа основные для каждого унифицируе­ мого объекта; установить рациональный размерный ряд для типов и кон­ струкций; выбрать наиболее прогрессивные конструкции и на их основе разработать унифицированные; разработать предложения по организа­

состоит из стандартных деталей и узлов общего назначения, использует­ ся для одной деталеоперации в крупносерийном производстве. Преиму­ ществом НСО является высокая производительность, так как не требует­ ся выверять детали, размеры получаются автоматически и обеспечивает­ ся высокое качество работ. К недостаткам применения НСО следует от­ нести большие сроки и стоимость проектирования и изготовления;

2) у н и в е р с а л ь н о - н а л а д о ч н у ю о с н а с т к у (УНО) — обеспечивает установку и закрепление заготовок любых габаритных раз­ меров при помощи специальных наладок, обеспечивающих выполнение широкой номенклатуры операций по обработке заготовок деталей. УНО состоит из универсальной (постоянной) и наладочной (сменной) частей. Постоянная часть УНО может быть изготовлена заранее и использовать­ ся для обработки различных деталей. К наладочной (сменной) части от­ носятся фиксирующие, базирующие и зажимные детали и узлы.

УНО позволяет устанавливать деталь с такой же точностью, какую обеспечивают дорогостоящие специальные приспособления. Примерами такой оснастки являются универсально-наладочные тиски, патрон со сменными кулачками и т.п.

При снятии с производства данного изделия становится бесполезной дешевая наладка, а наиболее трудоемкая унифицированная постоянная часть может быть использована для обработки других изделий;

3) у н и в е р с а л ь н о - с б о р н у ю о с н а с т к у (УСО) — компонуется из окончательно обработанных стандартных универсаль­ ных элементов высокой точности многократного применения. К недос­ таткам этого вида оснастки можно отнести высокую стоимость набора и уменьшение жесткости конструкции приспособления;

4) с б о р н о - р а з б о р н у ю о с н а с т к у (СРО) — собирается из стандартных и специальных деталей. При перекомпоновке на изготов­ ление нового изделия возможна доработка стандартных деталей. СРО яв­ ляется специальной оснасткой долгосрочного применения и использует­ ся для одной или нескольких деталеопераций;

5) у н и в е р с а л ь н о - б е з н а л а д о ч н у ю о с н а с т к у (УБО)

— комплекс универсальных приспособлений: токарные патроны, ма­ шинные тиски, поворотные и делительные столы, магнитные и электро­ магнитные приспособления и т.п. УБО обеспечивает базирование обраба­ тываемых заготовок с обязательным последующим контролем их уста­ новки;

6) с п е ц и а л и з и р о в а н н у ю н а л а д о ч н у ю о с н а с т - к у (СНО) — представляет собой разновидность УНО и применяется для изготовления деталей, имеющих общие конструктивно-технологические особенности и одинаковый характер расположения поверхностей. Объек­ том унификации при разработке этих приспособлений также является ба­ зовая часть, которая в отличие от базовой части УНО выполняется регу­ лируемой. Пределы размеров деталей, обрабатываемых в СНО, устанав­ ливаются заранее при ее конструировании. СНО сочетает в себе положи­ тельные качества универсальных (многократность использования) и специальных (точность обработки, быстрота установки обрабатываемой заготовки) приспособлений.

Применение СНО особенно эффективно, когда она спроектирована и изготовлена в соответствии с предварительно разработанным типовым технологическим процессом.

Технологическая оснастка предназначается для применения в сле­ дующих производственных условиях:

— УСО и УБО — в единичном производстве;

Работа по унификации СТО должна строиться на анализе отечествен­ ной и зарубежной нормативно-технической документации, сведений о патентной чистоте и т.п. Целесообразно учитывать рекомендации между­ народных стандартов ИСО.

Унификация СТО наиболее эффективна при комплексных работах, связанных с унификацией элементов типовых технологических процес­ сов на базе единой системы классификации и кодирования. Она дает воз­ можность создать и применять системы приспособлений и их элементы при оснащении производства изделий, выпускаемых несколькими пред­ приятиями.

Технико-экономическое обоснование выбора средств технологиче­ ского оснащения включает расчеты коэффициента загрузки и затрат на оснащение операции (Р50-54-11—87).

Коэффициент загрузки каждой единицы технологической оснастки

где tk— норма штучного времени на технологическую операцию; NB— месячный объем выпуска; Ffl— действительный (эффективный) месячный фонд времени работы оснастки.

Взависимости от значения к, определяются оптимальные границы применения средств технологического оснащения.

Втабл. 1.12 приведены коэффициенты сравнительных затрат на осна­ щение станочных операций. За базу принята система НСО.

Таблица 1.12. Коэффициенты сравнительных затрат на оснащение

станочных операций

Рекомендуемые области применения средств технологического осна­ щения для разных типов и организационных форм производства приведе­ ны в табл. 1.13.

Таблица 1.13. Рекомендуемые области применения СТО

Экономический эффект от применения различных средств техноло­ гического оснащения можно рассчитать путем сопоставления экономии от сокращения затрат времени на операцию и дополнительных затрат, связанных с применением оснастки.

Экономия, получаемая за счет применения оснастки, снижающей трудоемкость операции, рассчитывается по формуле

риантов оснащения технологических процессов, мин.; SCMT— сметная ставка по данному виду оборудования, руб./мин; в сметную ставку вклю­ чаются затраты, связанные с работой оборудования (амортизационные отчисления, затраты на инструмент, вспомогательные материалы, техно­ логическая электроэнергия и др.); Ц — тарифная ставка основного рабо­ чего, руб./мин; Nr — годовой объем выпуска деталей, шт.

1.5.5. Основные направления ускорения технологической подготовки производства

Сокращение сроков, трудоемкости и стоимости ТПП доста­ точно сложная и комплексная задача, и ее решение достигается на основе:

1)разработки качественной конструкторской документации, не тре­ бующей последующей доработки;

2)параллельного выполнения работ по ТПП;

3)унификации технологических процессов;

4)унификации и стандартизации средств технологического оснаще­

ния;

5)разработки и использования групповой быстропереналаживаемой оснастки;

6)перевода обработки деталей с универсального оборудования на станки с ЧПУ;

7)создания предметно-специализированных цехов и участков, груп­ повых поточных линий и гибких автоматизированных линий;

8)внедрения компьютерной технологии и компьютерного проекти­ рования;

9)механизации и автоматизации ТПП.

Рассмотрим некоторые из перечисленных направлений.

При обработке деталей на станках с ЧПУ в результате совмещения операций значительно сокращается количество средств технологическо­ го оснащения, а следовательно, сокращается время проектирования и из­ готовления:

_ Z k i - m i

к техн.г

Z mi

где lq — частные коэффициенты технологической готовности; mi — ве­ сомость i-ro показателя.

ГЛАВА 1.6. АВТОМАТИЗАЦИЯ РАБОТ

ПО ПОДГОТОВКЕ ПРОИЗВОДСТВА

Большую роль в повышении эффективности проектно-кон­ структорских работ играют компьютерные системы, которые можно раз­ делить на локальные и глобальные. Локальные системы структурно со­ стоят из нескольких персональных компьютеров и аппаратных устройств (принтеров, мониторов, сканеров), объединенных в единую сеть. Отличи­ тельной чертой локальной сети является ее автономность и нацеленность на решение специализированных задач. Глобальная сеть (Интернет) по­ зволяет получать любую информацию, используя адресную систему.

Применение компьютерных технологий в конструкторских службах значительно повышает уровень унификации и стандартизации конструк­ ций за счет оперативного поиска имеющихся по данному вопросу патен­ тов, стандартов, выполненных ранее конструкторских решений, улучша­ ет учет вносимых в документацию изменений, обеспечивает конструкто­ ров широкой информацией по решаемому вопросу, начиная от патентных формуляров и кончая копиями ранее разработанных чертежей конструк­ ций изделий, имеющих сходные признаки.

Большой удельный вес в затратах конструкторского труда имеют рас­ четы, выполнение графической части проектов, часто носящие рутинный характер (табл. 1.15). Например, для подготовки производства легкового автомобиля нужно выполнить более 10 тысяч чертежей, а средняя трудо­ емкость формата А4 составляет 10—20 чел-ч.

Таблица 1.15. Удельный вес трудовых затрат на конструкторскую подготовку

Приведенные в табл. 1.15 соотношения категорий трудовых затрат на конструкторскую подготовку производства показывают, что более поло­ вины их составляют рутинные работы, связанные с разработкой и оформ­ лением чертежей и размножением конструкторской документации. Это позволяет сделать вывод об актуальности автоматизации проектно-кон­ структорских работ, переложив их выполнение на компьютерные систе­ мы — системы автоматизированного проектирования (САПР).

Одной из наиболее организационно-разработанной САПР является система CAD/CAM, т.е. автоматизированное проектирование/автоматизированное управление. Система CAD/CAM объединяет две функцио­ нальные системы. Система CAD включает несколько подсистем: PDMS — подсистему компоновочного проектирования с блоками двух- и трехмерной графики; SAS/SDB — подсистему строительной части про­ екта; FAS/FDS — подсистему технологической части проекта с форми­ рованием чертежей; QTO — подсистему расчета потребности в матери­ альных и трудовых ресурсах. Система САМ включает подсистемы: AMS — подсистему управления (планирования); QA — подсистему оценки и контроля качества (анализ эффективности работы по проекту; SAD — подсистему документооборота с базой данных.

Применение в САПР вычислительных машин и терминального обо­ рудования, наличие автоматизированных рабочих мест (АРМ) конструк­ торов, позволяющих кодировать чертежи, подготавливать информацию для ввода в компьютер, редактировать текст и графику привели к сущест­ венному перераспределению функций между конструктором и компью­ тером, изменили технологию и организацию работ в конструкторских подразделениях.

В связи с широким распространением САПР меняются функции под­ разделений конструкторских служб. Конструкторы освобождаются не только от трудоемких сбора и подготовки информации, расчетных и гра­ фических работ, но, частично, и творческих занятий (например) выбора оптимального варианта).

Кроме этого, повышается качество разработки конструкцийНапри­ мер, на фирме Форд при создании автомобиля «Мондео» использовали проектно-конструкторский технологический комплекс СЭР, позволяю­ щий при проектирования автомобиля обходиться без «бумажных» черте­ жей, пластилиновых макетов, с помощью которых задумки конструктора обычно воплощаются в металл. Итог компьютерного проектирова­ ния — экономия 13 месяцев при разработке «Мондео». В целом продол­ жительность работ от первых виртуальных набросков до конвейерной версии составила 24 месяца при высоком качестве изготовления техноло­ гического оснащения (в основном штампов). Подобные компьютерные системы применяются и в отечественном автомобилестроении.

Интересен опыт научно-технического центра «Конструктор», кото­ рый проектирует программно-аппаратные комплексы высокой степени интеграции, обеспечивающие комплексную автоматизацию сквозного цикла: проектирование — конструирование — изготовление. Основу комплексов составляют лицензионные системы:

—AutoCAD и его расширения для геометрического моделирования 3-мерных объектов, выпуска чертежно-конструкторской документации и разработки графических информационных систем;

—3D Studio, Animator Pro, Auto Vision для художественного проек­ тирования, презентации и видеорекламы;

—COSMOS/M для проведения прочностных, тепловых, гидравличе­ ских и электромагнитных расчетов по методу конечных элементов. Ана­ лиз плоских и пространственных конструкций (ферм, объемных тел и их комбинаций) проводится при помощи специального геометрического пре- и постпроцессора GEOSTAR или непосредственно в среде

AutoCAD;

— Manufacturing Exert и PEPS для подготовки управляющих про­ грамм для станков с числовым программным управлением.

В результате адаптации указанных систем решаются следующие за­ дачи:

•подготовка чертежно-конструкторской документации в соответст­ вии с ЕСКД, включая автоматизированный выпуск текстовой документа­ ции (спецификаций, ведомостей, спецификаций покупных изделий и др.);

•выпуск специализированных чертежей в области машиностроения, строительства, электротехники, электроники, гидравлики с использова­

нием готовых баз данных стандартных элементов;

•ведение архивов чертежей, формирование библиотек графических элементов чертежей;

•автоматизированное проведение конструкторских расчетов в про­ цессе формирования чертежа: компоновка размеров, прочностной расчет

ирасчет массово-инерционных характеристик;

•параметризация чертежей;

•оптимизация компоновки размеров и определение допусков и поса­

док;

•защита LISPпрограмм от несанкционированного копирования. Комплекс разрабатывается для конструкторских и технологических

служб машиностроительных предприятий в виде рабочих мест конструк­ тора на базе IBM РС386,486, Pentium в комплекте с плоттерами, сканера­ ми, дигитайзерами и другим периферийным оборудованием.

По другому пути пошла отечественная фирма АСКОН, разработав­ шая систему автоматизированного проектирования «КОМПАС» (Ком­

плекс Автоматизированных Систем). Разработка фирмы система КОМПАС-5 явилась ответом отечественного программирования на каче­ ственные изменения в сфере высоких технологий, появление высокопро­ изводительных персональных компьютеров, выпуск операционных сис­ тем Windows NT и Windows 95. КОМПАС-5 — это новое поколение вы­ сокоэффективной конструкторской графики с совершенными техноло­ гиями проектирования и инструментальными средствами, которые отвечают самым современным требованиям. По техническим характери­ стикам чертежно-конструкторская КОМПАС-5 является одной из самых мощных в мире.

Последняя версия системы КОМПАС-5 — это высокоэффективная среда проектирования различных изделий, включающая мощный чер­ тежно-конструкторский редактор со средствами интерактивной парамет­ ризации, модуль управления документами, готовые библиотеки для раз­ личных областей применения, прикладные конструкторские пакеты и ин­ струментальные средства разработки приложений. Эта система осущест­ вляет перевод чертежей с бумажных носителей в электронный вид, редактирование, автоматическую векторизацию сканированных графи­ ческих материалов.

Однако творческая работа, согласование и принятие решений состав­ ляют 20—25% (см. табл. 1.15) и не могут быть автоматизированы. Поэто­ му разработчик вынужден при самой совершенной покупной компьютер­ ной системе дополнять базу данных. Вся эта работа строится на использо­ вании графических редакторов, интерактивный режим которых мало чем отличается.

Отечественным машиностроением накоплен значительный опыт по созданию и использованию систем автоматизированного проектирова­ ния технологических процессов (САПР ТП). Основными задачами, ре­ шаемыми при внедрении САПР ТП являются:

• сокращение сроков разработки технологических процессов;

•повышение производительности труда работников, занятых техно­ логической подготовкой производства;

•повышение качества работ;

•уменьшение стоимости работ по ТПП.

Для функционирования САПР ТП на предприятии необходимо соз­ дать информационную базу, которая должна содержать классификаторы заготовок, деталей, оборудования, режущего, вспомогательного и изме­ рительного инструмента, средств технологического оснащения, дейст­ вующие ГОСТы, стандарты предприятия, рекомендации и руководящие материалы. Также необходимо разработать (или использовать сущест­ вующую) систему кодирования технико-экономической информации. Все вышеописанные работы достаточно трудоемки, и внедрение САПР