книги из ГПНТБ / Митрофанов, С. П. Автоматизация технологической подготовки серийного производства

подсистем — технологической подготовки производства (АСТПП). От того, насколько тщательно и детально разработан техноло­ гический процесс, зависят качество и надежность работы не только АСТПП, но и других подсистем АСУП — технико-эконо­ мического и оперативно-производственного планирования, мате­ риально-технического снабжения, труда и зарплаты и т. д. В усло­ виях индивидуального и серийного производств успешная разра­ ботка и внедрение АСТПП должны базироваться только на науч­ ной организации технологической подготовки производства. В ее основе лежит идея унификации технологических процессов (инди­ видуальных, типовых и групповых) и конструктивных элементов, как изделий, так и технологической оснастки. Надо сказать, что глубоко ошибочным, приведшим к нерациональным затратам средств и времени, оказалось мнение, будто сам процесс внедре­ ния АСТПП без создания организационно-технологической базы позволяет воплотить в жизнь эти идеи. Необходима большая подготовительная работа, связанная с решением большого круга вопросов технологической подготовки производства. Практика показывает, что наиболее подготовленными к внедрению АСТПП, а следовательно, и к АСУП, оказались заводы, где велись серьез­ ные работы по упорядочению технологической подготовки про­ изводства, типизации технологических процессов и организации групповой обработки, т. е. где была создана необходимая орга­ низационно-информационная база, питающая АСТПП.

ТИПИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Технологическая подготовка производства включает комплекс работ, обеспечивающих наиболее эффективное применение новых высокопроизводительных технологических процессов с исполь­ зованием передовых достижений науки и техники на базе макси­ мальной механизации и автоматизации производства. Они ведутся в двух основных направлениях:

1) разработка методики, обеспечивающей сокращение дли­ тельности и трудоемкости подготовки производства;

2) текущая подготовка, связанная с проектированием техно­ логических процессов, их оснащением, расчетом норм затрат труда, материалов, оборудования и т. п.

В первом случае решаются основные научные проблемы, обеспечивающие проведение коренных изменений в производ­ ственном и технологическом процессах завода, связанных с изме­ нениями в научных основах технологии. Во втором — обеспечи­ вается подготовка текущего производства, которая состоит из следующих этапов: технологической инспекции чертежей; разра­ ботки технологических процессов получения заготовок; механи­

11

тизации. Заключительная стадия работ по технологической под­ готовке производства — окончательная проверка и отработка технологичности конструкции, отладка технологических про­

никами и новаторами сделан большой вклад в разработку науч­ ных основ технологии машино- и приборостроения. Внесено много нового в области механизации и автоматизации производствен­ ных процессов, модернизации оборудования. Однако дальнейший рост эффективности производства связан с коренным изменением самой системы организации и управления производством, в част­ ности и системы технологической подготовки производства.

Отметим, что существующая на многих заводах индивидуаль­ ного, мелкосерийного и серийного производства практика техно­ логической подготовки, базирующаяся на разработке и приме­ нении индивидуальных технологических процессов, устарела, она не способствует техническому прогрессу. Нерационально затрачиваются большие средства и силы на проектирование технологических процессов, конструирование и изготовление оснастки, которые в связи с освоением новых изделий быстро оказываются ненужными. Не создаются благоприятные предпо­ сылки для механизации и автоматизации как самого производ­ ственного процесса, так и работ по обслуживанию и управлению производством. Не решаются основные вопросы научной органи­ зации труда.

Технологическая унификация позволяет в значительной сте­ пени сократить сроки технологической подготовки производства и выполнять ее на более высоком организационно-техническом уровне при меньших затратах труда, времени, материалов и денежных средств. Основными направлениями технологической унификации, нашедшими широкое применение, являются типи­ зация технологических процессов и групповой метод обработки деталей. Эти направления совершенно самостоятельны, но в со­ четании они дают возможность успешно решать общую задачу унификации технологических процессов и оснастки. Типовые технологические процессы разрабатываются на изготовление однотипных или стандартизованных деталей и применяются главным образом в крупносерийном и массовом производстве. Они являются частным случаем группового метода. Групповые технологические процессы получили распространение в условиях индивидуального, мелкосерийного и серийного производства. Частично (для деталей с коротким производственным циклом) они используются в условиях крупносерийного и массового про­ изводства.

Унификация должна охватывать не только конкретные техно­ логические процессы, но и методы обработки отдельных геометри­ ческих поверхностей. Для отдельных деталей или их групп, подобных по тем или иным конструктивно-технологическим

12

признакам, необходимо устанавливать сходные высокопроизво­ дительные методы изготовления с использованием быстропереналаживаемых средств производства. При этом должны обеспечи­ ваться экономическая эффективность технологического процесса, сокращение сроков его подготовки и переналадки.

Разработка научных основ подготовки производства начи­ нается с классификации деталей, их поверхностей и т. п. Боль­ шое внимание следует сразу уделять также вопросам организации производства, так как только при комплексном решении этих задач может быть существенно снижена себестоимость продук­ ции; увеличен ее съем с единицы оборудования, ускорена обора­ чиваемость оборотных средств и др. Технологическая унификация способствует рациональной организации производства: внедре­ нию поточных методов, созданию замкнутых участков и автома­ тических линий, кооперированию и специализации. Она позво­ ляет резко сократить различного рода вспомогательные работы, связанные с оформлением технологической, плановой, учетной и других видов документации, необходимой для подготовки производственного процесса и управления им. Она открывает широкие возможности для применения вычислительной техники, которую можно использовать для решения как технологических задач (классификации деталей, выборе оптимальной конструк­ ции оснастки, оптимального варианта технологического про­ цесса и т. п.), так и задач в области нормирования, учетных, пла­ новых и других работ.

Глубоко разработанная технологическая унификация позво­ ляет (после обобщения накопленного опыта) создавать не только типовые или групповые, но и стандартизованные технологические процессы. Это обеспечит во многих случаях, особенно в условиях специализации отдельных производств, обработку деталей и сборочных единиц методами самой совершенной технологии, определит типаж и направления в создании нового оборудования и унифицированной технологической оснастки.

Идею типизации технологических процессов впервые предло­ жил и разработал д-р техн. наук проф. А. П. Соколовский. Соз­ данная им методика типизации технологических процессов бази­ руется на классификации процессов, в основе которой лежит классификация деталей. В качестве классификационных призна­ ков А. П. Соколовский принимал форму (конфигурацию) и раз­ мер детали, точность и качество отработанных поверхностей, материал детали.

Строится классификация по схеме класс—подкласс—группа— тип. Основой классификационного подразделения является класс, который представляет собой совокупность деталей определенной конфигурации, характеризуемых общностью технологических за­ дач. Каждый класс разделяется на подклассы по конфигурации деталей, подклассы, в свою очередь, — на группы (подгруппы), каждая группа (подгруппа) — на типы. Подклассы, группы и

13

в данных производственных условиях общий технологический процесс. Следовательно, конечная цель классификации деталей— установление типов деталей. Целью же разработки типовых тех­ нологических процессов является систематизация технологи­ ческих процессов для обработки однотипных деталей. Техноло­ гический процесс устанавливается для каждого типа детали. В пределах одного типа допускается расхождение в планах опе­ раций за счет добавления или исключения нехарактерных опера­ ций. По методике проф. А. П. Соколовского классификация носит технологический характер, так как признаками общности служат технологические задачи и процессы изготовления дета­ лей. Основной недостаток этой методики заключается в том, что при классификации количество типов деталей, а следовательно, и типовых процессов получается очень большим, и неудачи ее практической реализации объяснялись стремлением использо­ вать предложенный принцип типизации технологических про­ цессов в любых производственных условиях, сделав эту методику универсальной для всех видов производства.

Многолетний опыт показывает, что в основном должны быть использованы три направления типизации:

1)непосредственно технологических процессов безотносительно

кдеталям производства — в основу берется технологический процесс;

2)технологических процессов — в основу берется реальная деталь;

3) на базе сочетания типового технологического процесса с классификацией реальных деталей.

Первое направление применяют при разработке новых техно­ логических процессов в таких производствах, как металлурги­ ческое, литейное, прокатное, гальваническое, химическое и т. п. Кроме того, его используют при определении рациональных мето­ дов получения заготовок, выборе режимов резания и т. п. Типо­ вой технологический процесс в таких случаях создается как образ­ цовый, обеспечивающий внедрение передовой техники и прогрес­ сивной технологии. Это особенно важно при проектировании новых и реконструкции действующих производств. Здесь типовой технологический процесс служит базой для проектирования но­ вого высокопроизводительного оборудования: производительных металлургических агрегатов, прокатных станов, термических агрегатов и т. п.

Второе направление обеспечивает наиболее прогрессивные методы изготовления деталей машин, механизмов, приборов. Третье — применяют в случаях, когда возникает необходимость ориентироваться не только на реальную деталь, но и вносить отдельные коррективы в разработку типового технологического

14

процесса при решении частных вопросов, в отдельных случаях меняя и конструкцию деталей.

Цель типизации — стандартизовать технологический процесс и добиться, чтобы обработка одинаковых и сходных деталей осуществлялась при помощи общих, наиболее совершенных и эффективных методов. К типизации технологических процессов можно идти двумя путями. Первый заключается в проведении такой классификации самих деталей, в результате которой выяв­ ляется определенное число типов, причем детали одного типа должны обрабатываться по принципиально общему технологи­ ческому процессу. Он связан с определенными трудностями, особенно при большой номенклатуре изделий; однако эта работа создает основные предпосылки для создания типовых процессов. Второй путь состоит в определении ряда технологических задач, относящихся к обработке деталей или отдельных поверхностей, либо сочетаний этих поверхностей. Он необходим для более углу­ бленного изучения элементарных технологических процессов и требует проведения больших исследований. Первый путь можно считать основным, второй — вспомогательным.

Типизация технологических процессов и их элементов строится на базе классификации и типизации объектов производства и отдельных элементарных поверхностей. В соответствии с этим разрабатываются типовые технологические процессы: элементар­ ные, на технологические операции и на совокупность технологи­ ческих операций (маршрутные). Рассмотрим некоторые вопросы, связанные с созданием типовых технологических процессов.

На обработку элементарных поверхностей, охваченных клас­ сификатором, разрабатываются элементарные типовые технологи­ ческие процессы в виде совокупности переходов (операций). Их целесообразность объясняется тем, что любая деталь пред­ ставляет собой ту или иную совокупность элементарных поверх­ ностей. Проектирование элементарных технологических процес­ сов обработки этих поверхностей служит исходным материалом при создании типовых технологических процессов обработки деталей. Подобные разработки не только помогают при выборе оптимальных технологических решений, но и необходимы в случае применения ЭВМ для проектирования технологических процессов.

Так как технологический процесс представляет собой сово­ купность технологических операций, в общем плане работ по типизации нужно предусматривать типизацию технологических операций, повторяющихся при изготовлении деталей родствен­ ных групп и сочетаний элементарных поверхностей. На каждую типовую технологическую операцию следует составлять отдель­ ную операционную карту, которая будет использоваться при составлении общего технологического маршрута. Систематиза­ ция наиболее распространенных типовых операций должна обес­ печивать применение наиболее прогрессивных методов их по­ строения и выполнения.

15

Типовые операционные процессы должны устанавливаться для всего производственного цикла: получения заготовок литьем под давлением, по выплавляемым моделям, штамповкой жидкого металла, холодной штамповкой; для обработки деталей на стан­ ках и сборки; для отделочных процессов, операций контроля

ит. п. Такой комплексный подход исключает необоснованный выбор средств и методов обработки близких по конструктивно: технологическим параметрам деталей и заготовок, обеспечивает обобщение и широкое распространение передового опыта. Типо­ вые операционные карты обычно используют как инструктивные

ируководящие материалы.

Типовые технологические маршруты (процессы) создаются для обработки деталей определенного типа на всех операциях. Они разрабатываются на стандартизованные и характерные для данного производства типы деталей; на стандартизованные и уни­ фицированные узлы и отдельные изделия; на ведущие, наиболее сложные и точные детали и узлы одного назначения, изготовляе­ мые на различных заводах; на отдельные прогрессивные методы обработки; на процессы сборки отдельных узлов и изделий.

Наиболее просто установить типовые процессы на стандарти­ зованные детали. Эти процессы сравнительно стабильны и харак­ теризуются высоким уровнем оснащенности. В отдельных слу­ чаях технологическая документация на такие процессы может быть оформлена в виде нормалей. Типовые технологические про­ цессы на стандартизованные изделия оформляются в виде единого процесса с приложением таблиц типоразмеров подобных деталей. Типовые технологические процессы, характерные для данного завода (отрасли промышленности), охватывают изделия, имею­ щие одинаковый технологический маршрут обработки, однотип­ ное оборудование и технологическую оснастку. Они обычно имеют вид инструктивного материала с подробным описанием маршрутной технологии. К инструкции обычно прилагаются формы -—слепыши технологических карт для соответствующих конкретных деталей. Типовые процессы-инструкции обычно раз­ рабатываются на такие детали, как валы, зубчатые колеса, крон­ штейны, ходовые гайки, рейки, крестовины дифференциалов

ит. п.

Всвязи с тем, что в машинах и приборах, особенно на заводах

сустановившейся номенклатурой, встречаются однотипные узлы

имеханизмы (например, в трансформаторах, редукторах, кар­ бюраторах и т. п.), типовые технологические процессы должны найти широкое применение и для сборки. В этом случае в техно­ логических документах (также составляемых в виде руководя­ щих материалов) перечисляется подробный процесс сборки с ука­ занием оснастки, методов контроля, испытаний и т. п. Разра­ ботка типовых процессов сборки базируется на применении наи­ более прогрессивных методов с оснащением специальным ин­ струментом, приспособлениями, контрольными средствами и т. п.

16

ГРУППОВОЙ МЕТОД ПРОИЗВОДСТВА

Групповой метод, разработанный д-ром техн. наук проф, С. П. Митрофановым, представляет собой способ унификации технологии производства, при котором для групп однородной по тем или иным конструктивно-технологическим признакам продукции устанавливаются однотипные высокопроизводительные методы обработки с использованием быстропереналаживаемых орудий производства. Как основа построения технологических процессов, он является важнейшим звеном в общей цепи машино­ строительного производства конструирование—технология—орга­ низация и экономика производства. Этим обусловлены и его зави­ симость от указанных звеньев и его прямое влияние на них.

Групповой метод непосредственно связан с унификацией кон­ струкций машин, приборов и их элементов, поскольку в основе унификации технологии лежит классификация продукции. Он влияет также на организацию и экономику производства, так как в значительной мере предопределяет производственную структуру цехов и участков, систему нормирования, планирова­ ния и обслуживания. Чем выше уровень унификации технологии на базе группового метода, тем проще и рациональнее организа­

току. Наряду с этим совершенствование организации производ­ ства предъявляет особые требования к самому групповому методу.

Наиболее общие задачи, решаемые групповым методом, сво­ дятся к специализации, технологической концентрации в виде многоинструментальной и многопредметной обработки, к сов­ мещению времени выполнения основных и вспомогательных элементов операций и т. п. Его принципиальные основы заклю­ чаются в классификации и группировании деталей, видов работ и технологических процессов; классификации и конструировании групповых приспособлений и инструментальных наладок; целе­ вой модернизации и специализации оборудования; внедрении групповых поточных и автоматических линий. Кроме того, при групповом методе по-новому решаются вопросы технического нормирования и организации производства.

Групповой метод, как основа унификации технологической оснастки, ограничивает ее конструктивные разновидности, раз­ меры и составные элементы при одновременном расширении обла­ сти ее применения. Необходимо различать два направления уни­ фикации технологической оснастки: универсализацию, обеспе­ чивающую обработку максимального количества деталей с приме­ нением минимального количества единиц оснастки, и стандарти­ зацию конструктивных элементов технологической оснастки, т. е. ограничение разнообразия ее деталей и узлов. Унификация способствует устранению основного противоречия серийного про­

•L.

максимально и быстро насыщать производство высокопроизво­ дительной и сравнительно дорогой технологической оснасткой и, с другой стороны, обеспечивать максимальную экономичность

ипроизводительность.

Групповые переналаживаемые приспособления проектируют

для групп деталей, сходных по способам установки и закрепления. Обработка деталей различной конфигурации при помощи одного группового приспособления обеспечивается благодаря исполь­ зованию сменных или регулируемых элементов. Повышенная стоимость такого приспособления экономически оправдывается, так как затраты раскладываются на все детали, входящие в группу. Как показывает анализ, непроизводительные потери при внедре­ нии групповой обработки и соответствующей модернизации оборудования заметно сокращаются. При групповом методе модер­ низация получает целенаправленность в соответствии с задачами группового технологического процесса, и станок оснащается только теми устройствами и приспособлениями, которые необ­ ходимы для производительной обработки деталей данной группы. На рабочих местах в мелкосерийном и серийном производстве при групповой обработке увеличивается масштаб выпуска, по­ вышается «применяемость» одних и тех же детале-операций, что обусловливает возможность использования специализированных и агрегатных станков, а также быстропереналаживаемых много­ предметных (групповых) поточных и даже автоматических линий.

Для построения поточного процесса при любом типе произ­ водства необходимы унификация конструкции объектов и техно­ логии, организационно-производственная регламентация (стан­ дарт-план, режим смены и чередования объектов, многостаночное обслуживание и др.). В формировании всех видов потока пол­ ностью используются возможности группового метода, который становится его технологической основой, особенно в условиях серийного производства; создаются условия для выделения и организации подетально-групповых участков и групповых поточ­ ных линий.

При внедрении групповых процессов создаются предпосылки для перехода от индивидуального нормирования к групповому. При этом технически обоснованная норма времени в первую очередь определяется на характерный представитель данной группы деталей. Нормы на остальные детали группы устанавли­ вают сравнительно быстро по специальной методике. В условиях индивидуального и мелкосерийного производства наиболее целе­ сообразны методы укрупненного интерполирования и визуального сравнения. Для упрощения и ускорения группового нормирования разработаны номограммы и справочные таблицы. Соответствую­ щие числовые значения по этим таблицам определяются при помощи переводных коэффициентов трудоемкости операций.

Применение группового метода вызывает коренные изменения и улучшения во всей системе организации производства: произ-

18

водственной структуре завода, цехов и участков; оперативно­ производственном планировании; материально-техническом снаб­ жении; организации рабочего места; организации обслуживаю­ щих хозяйств; организации контроля качества продукции. Он создает благоприятные предпосылки для совершенствования ком­ плексных систем планирования, улучшения методов планирования производственных мощностей и загрузки оборудования; разви­ тия системы календарного планирования по стандарт-плану, повышения ритмичности производства. В планировании могут быть использованы математические методы линейного програм­ мирования.

Групповой метод является основой для применения упрощен­ ных методов нормирования расходов материалов на группы — создания устойчивых комплектных запасов материалов и полу­ фабрикатов, внедрения специализированных методов комплек­ тования и хранения материалов (применительно к групповым детале-процессам и детале-операциям). Успешно решаются и вопросы научной организации труда: специализации рабочего места, его комплектного оснащения, разумной планировки, обес­ печивающей максимальную экономию трудовых движений.

Проводимая специализация оборудования по групповым дета­ ле-операциям способствует переходу к планово-предупредитель­ ным и высшим формам обслуживания (стандартному ремонту оборудования, принудительной смене и заточке инструмента, стабильности маршрутов внутрицеховых перевозок и др.). По­ является возможность внедрения в мелкосерийное производство статистических методов контроля, передачи ряда контрольных функций рабочим, применения групповых методов контроля, специализации контрольного персонала и его сокращения. Груп­ повой метод создает также необходимые условия для применения упрощенных приемов «групповой» калькуляции себестоимости (например, себестоимости 1 станко-часа).

После накопления достаточного материала и опыта групповые технологические процессы могут быть оформлены в виде слепы­ шей, в которые для всякой новой детали вносятся лишь размер­ ные и точностные характеристики. Разрабатываемые отделом главного технолога классификаторы деталей используются кон­ структорами при проектировании новых изделий. Это позволяет распределить значительное количество новых деталей по имею­ щимся группам классификатора, а следовательно, выполнять их обработку на уже настроенных станках и приспособлениях. Вместе с тем внедрение групповой обработки требует проведения большой подготовительной работы.

Классификация и группирование деталей. Несмотря на много­ образие конструкций машин и приборов составляющие их эле­ менты имеют много родственных признаков: конструктивных, размерных, точностных, технологических и т. п. Пользуясь опре­ деленной системой, можно выявить такие общие признаки и