4.1.2. Состав и содержание работ по комплексной унификации объектов производства при проектировании гпс

Работы по унификации объектов производства должны решаться как минимум на трех этапах в процессе проектирования ГПС:

1) определение специализации цехов основного производства в целях сокращения количества методов обработки деталей и технических средств их реализации;

2) определение специализации участков основного производства и выбор объектов для создания ГПС с целью унификации основных технических, технологических и организационных решений по созданию ГПС в целом;

3) определение специализации рабочих мест с целью унификации проектных решений для каждого модуля ГПС или каждого рабочего места.

На первом этапе осуществляется унификация материалов, заготовок, методов формообразования, термической обработки, покрытий и т.п., а также унификация конструкций деталей в целом и повышение степени их преемственности. Эти работы выполняются путем создания и анализа таблиц систематизации деталей, построение которых базируется на методах классификации и кодирования деталей.

На втором этапе унификация деталей осуществляется в разрезе каждой конструкторско-технологической группы (КТГ), сформированной при проектировании производственной системы, а затем - совместно деталей всех КТГ данной ГПС с целью выработки единых технических решений при ее проектировании.

Особенностью проведения этой работы применительно к ГПС является безусловная необходимость обеспечения максимально возможного единства технологического процесса, оборудования и приспособлений.

В связи с этим на данном этапе в первую очередь унифицируются виды геометрических форм, размеры обрабатываемых поверхностей и их взаиморасположение; схемы простановки размеров (размерные цепи); требования к точности поверхностей и их взаиморасположения; требования к шероховатости поверхностей и другие требования, наиболее влияющие на выбор единого технологического процесса механически обрабатываемых деталей КТГ.

На третьем этапе, выполняемом при проектировании ГПС на стадии проектирования операционных технологических процессов изготовления деталей, производится унификация с учетом не только возможности их совместного изготовления, но и дополнительных требований к подобию, вытекающих из специфики ГПС. В связи с этим на данном этапе необходимо добиваться унификации технологических баз и других элементов, влияющих на выбор приспособлений, инструментов (особенно размерных), устройств для активного контроля, элементов транспортно-накопительной системы (схватов роботов, сепараторов, ячеек тары) и других, оказывающих наибольшее влияние при создании, а затем функционировании ГПС.

Наиболее сложными и трудоемкими являются работы второго и третьего этапов, связанные с унификацией конструктивных элементов деталей (КЭД) и их параметров, которая заключается в анализе конструкции детали по числу и видам входящих в нее элементов, их сходству, технологии обработки, в анализе возможности замены нестандартных элементов стандартными с минимальным числом их типоразмеров за счет унификации подобных элементов и параметров, встречающихся в данном и других изделиях, детали которых будут обрабатываться на ГПС.

В результате проведения анализа должен быть выявлен оптимальный элементный состав детали, который обеспечивал бы более простое и экономичное ее изготовление без ухудшения свойств изделия. Работы по унификации КЭД могут проводиться в следующем порядке:

- группирование деталей базовых изделий по конструктивно-технологическому подобию;

- определение номенклатуры механообрабатываемых элементов;

- систематизация КЭД по функциональному назначению и форме;

- разработка стандартов на КЭД и их параметры.

При автоматизации конструирования деталей стандарты на КЭД и технологию их обработки является основой информационной базы САПР, а при комплексной автоматизации производства - интегрированной системы САПР-АСТПП-ГПС.

Группирование деталей для этой цели осуществляется в два этапа: укрупненное - по конструктивно-технологическим признакам и) с уточнением групп по функциональному назначению, подобию методов базирования, массовым и размерным характеристикам, подобию методов обработки. Результаты анализируются конструкторами и технологами на предмет выявления применяемости типов элементов, их функционального назначения, поверхностей, размеров, точности и т.д.

Систематизацию элементов по функциональному назначению целесообразно проводить на уровне одного вида изделий или группы подобных, так как для изделий одного вида оно является более определенным, чем для изделий разных видов. Выявление функционального назначения элемента в ряде случаев невозможно без анализа сборочных чертежей и всей совокупности деталей, окружающих элемент. В этом случае определяется функциональное назначение всего узла.

По функциональному назначению элементы могут описываться несколькими уровнями иерархической классификации. Систематизация КЭД по виду и расположению поверхностей, образующих элемент, позволяет выделить типовой состав и последовательность выполнения переходов обработки элементов и определить, насколько рационально сочетание различных элементов в детали с тоски зрения технологии их обработки.

Систематизация элементов общего применения осуществляется прежде всего на основе классификации по форме.

Более сложные элементы, представляющие собой совокупность взаимосвязанных простых элементов, описываются количественными и качественными характеристиками. Количественная характеристика определяет число видов и характер связей простых элементов в сложном элементе и характеризуется уровнем сложности. Систематизация элементов по уровням сложности приведена в таблице.

Качественные характеристики элемента определяются предельными отклонениями размеров; предельными отклонениями форм; параметрами шероховатости поверхностей. Численные значения этих характеристик регламентированы государственными стандартами.

Проведение работ по унификации и стандартизации КЭД начинается с элементов низких уровней и проводится в следующем порядке: унификация формы элементов, затем унификация их размеров и качественных характеристик.

Унификация формы КЭД осуществляется на основе их классификации по функциональному назначению.

Унификации размеров КЭД предшествует анализ применяемости размеров и их полей допусков. В первую очередь анализируют применяемость номинальных значений размеров. Анализ применяемости размеров простых элементов рекомендуется проводить в следующем порядке:

- определить полный перечень применяемых и разрешенных к применению размеров элемента;

- определить размеры, являющиеся промежуточными (технологическими) при получении размеров элемента другого типа или элемента этого же вида, но с другими качественными характеристиками;

- определить размеры, обуславливающие собираемость со стандартными деталями;

- составить диаграмму применяемости размеров или таблиц систематизации;

- провести анализ применяемости размеров элемента и их унификацию за счет исключения мало приемлемых или объединения близких по значениям.

Наибольшую эффективность дает комплексное исследование номинальных размеров и их полей допусков.

Комплексное исследование применяемости размеров и полей допусков для элементов первого уровня проводится путем составления гистограмм или табуляграмм (в случае использования вычислительной техники) применяемости поля допуска определенного размера в элементе. По результатам анализа поля допусков малой применяемости исключаются.

В элементах высоких уровней сложности, начиная со второго, размеры и качественные характеристики определяются спецификой работы элемента, т.е. его функциональным назначением, и е дают большого числа комбинаций в силу этого ограничения. Поэтому проведение работ по унификации размеров и качественных характеристик элементов высших уровней состоит в анализе применяемости каждого размера однотипных элементов, их качественных характеристик и объединения близких по значению или сокращению мало приемлемых.

По результатам унификации формы, размеров и качественных характеристик разрабатываются стандарты по КЭД первого уровня. В стандартах устанавливается ряд размеров элемента с учетом размеров, перспективных к применению.

Стандарты на элементы высших уровней составляют на основании разработанных стандартов на элементы первого уровня (элементы высшего уровня должны состоять из стандартных элементов первого уровня). Стандарты должны обязательно содержать сведения о функциональном назначении элемента, форме, размерах, точности и шероховатости поверхности.

Стандартизация конструктивных элементов должна осуществляться комплексно во взаимосвязи со стандартизацией технологии их обработки, режущего и мерительного инструмента.

Стандартизация технологии предусматривает определение фиксированного состава и последовательности технологических переходов обработки элементов, применяемых при этом режущего и мерительного инструментов. Стандартизация технологии обработки конструктивных элементов должна разрабатываться опытными технологами на основании анализа высокопроизводительных и реальных к реализации на предприятии методов обработки, оборудования, оснащения и серийности производства.

Цель анализа состоит в отборе наиболее рациональных и перспективных методов обработки, видов технологического оснащения, инструментов для разработки таблиц соответствия, которые используются при составлении стандарта. В таблицах соответствия может быть приведено несколько схем обработки, несколько видов режущего и мерительного инструмента, но число их должно быть ограничено разумными пределами исходя из целесообразности применения того или иного метода обработки. При этом следует иметь в виду, что в условиях ГПС необходимо обеспечить минимальное разнообразие применяемых типоразмеров инструмента.

Стандарт на технологию обработки должен содержать сведения об элементе, его размерах, характеристики точности и параметры шероховатости, ограничения применения в зависимости от специфики обрабатываемых материалов и размеров поверхностей, схемы и технологию обработки, перечень режущего и мерительного инструментов.

Унификация конструкций деталей по элементному составу может производиться в следующей последовательности:

- выделение и систематизация конструктивных элементов по функциональному назначению и уровню сложности в рамках видов функциональных элементов;

- сортировка элементов на стандартные и нестандартные;

- анализ возможности замены нестандартных элементов стандартными и замена по возможности;

- анализ состава нестандартных элементов, замена которых стандартными невозможна и выделение элементов верхнего уровня, из которых они состоят;

- анализ состава элементов первого уровня в нестандартных элементах высоких уровней и замена нестандартных элементов первого уровня стандартными ( при возможности замены нестандартных элементов первого уровня конструкторским подразделением оформляется разрешающий документ установленной формы);

- анализ технологии обработки стандартных элементов и сортировка инструмента по типоразмерам;

- анализ типоразмеров инструментов и их унификация по результатам анализа;

- анализ возможности изменения размеров элементов по результатам унификации инструмента;

- составление перечня корректировок размеров и замены элементов по результатам унификации инструмента;

- составление перечня корректировок размеров и замены элементов по результатам отработки на технологичность.

Проведение этих работ связано с использованием большого объема информации и весьма трудоемко. В связи с этим их целесообразно осуществлять на основе применения вычислительной техники. Наиболее подходящим средством для указанной цели являются автоматизированные информационно-поисковые системы технологического назначения (ИПС ТН).