МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Проектирование технологического процесса состоит в установлении содержания и последовательности операций. Под содержанием операции понимается состав переходов и их последовательность внутри операции. Последовательность операции определяет маршрут обработки детали. Проектирование технологического процесса состоит в формировании его элементов (переходов, операции, маршрута) и ведется в жестких рамках двух требований: обязательное соблюдение заданных чертежом параметров детали; достижение этих параметров с наименьшими затратами, т.е. наиболее экономично. При разработке технологического процесса надо помнить, что первое требование всегда превалирует над вторым. Поэтому первоосновой для разработки технологического процесса служит рабочий чертеж детали, а еще точнее – технологические свойства поверхностей детали. Количество выпускаемых в определенное календарное время деталей (производственная программа) обуславливает выполнение второго требования.
6.2. Исходные данные
Рабочий чертеж детали и заданная производственная программа позволяют выбрать способ получения заготовки детали. На этом основании разрабатывают чертеж заготовки, который при необходимости может быть уточнен после разработки процесса, когда будут определены операционные припуски. Содержание операций процесса устанавливают в соответствии с оборудованием, которое может быть использовано для их выполнения. Таким образом, основными исходными данны»ми для проектирования процесса являются:
— рабочий чертеж детали;
— оборудование, которым возможно располагать.
Рабочий чертеж детали является техническим документом, определяющим требования к детали — единственным основанием для контроля и приемки деталей после изготовления. Главное требование к чертежу — его полная проработка конструктором де»тали, поэтому все параметры должны быть «защищены» допусками. Чертеж — закон для производства. Его может изменить только конструктор. Технолог не имеет права изменить или дополнять чертеж на основе своей оценки.
Производственная программа позволяет ориентироваться на такой вид организации производства (массовое, серийное, единичное), который будет более целесообразным при такой программе. Производственная программа необходима также для уточнения способа получения заготовки (например, прокат или штамповка), для выбора степени концентрации (или дифференциации) переходов в операции, для выбора средств обработки (станки, приспособления, инструмент), т.е. для реше»ния всех задач, связанных с производительностью труда. Поэтому, не зная производственной программы, проектировать технологический процесс невозможно.
Заготовки деталей получают различными видами литья (заготовки-отливки), горячей обработки давлением (заготовки — поковки) и из сортового материала (прутки, листы). Чертеж заготовки разрабатывают по рабочему чертежу детали, предусматривая необходимые общие припуски на обработку и оформляя конфигурацию заготовки в соответствии с технологическими возможнос»тями избранного способа получения (литейные или штамповочные уклоны и т.п.). Иногда способ получения заготовки определен и конфигурация необрабатываемых частей детали и их точность заданы чертежом детали в соответствии с этим способом.
Свобода выбора оборудования имеется лишь в условиях проектирования процессов для новых цехов и заводов. На действующем заводе технологические процессы разрабатывают с учетом наилучшего использования имеющегося оборудования. От наличия оборудования зависит возможность использования тех или иных методов обработки, приспособлений, инструментов и т.д.
6.3. Последовательность составления плана процесса
Определение целесообразных границ между операциями является главной целью составления плана процесса. План технологического процесса в виде операционных эскизов составляют по рабочему чертежу детали. Операционные эскизы делают от руки, выделяя обрабатываемые поверхности жирными линиями, а также указывают технологические базы и оборудование.
Порядок составления плана процесса.
1. Определить для каждой поверхности этап обработки (по таблице в главе 3. «Этапы технологического процесса»). Выделить поверхность (поверхности) с максимальным этапом. Определить количество этапов обработки всей детали, как разницы между этапом (диапазоном качества) получения заготовки и максимальным этапом поверх»ности детали. Распределить поверхности детали по этапам. Например, заготовка 0 этап, максимальный этап детали 3-ий. Количество этапов, которые должна прой»ти деталь: первый, второй, третий. Одна из поверхностей имеет этап — 2, она должна выть обработана на первом и втором этапах.
2. Назначить технологические базы по чертежу детали. Выбор основан на принципе совмещения баз и правилах представленных в разделе 5.2. «Принцип совмещения баз». При назначении баз для обработки на станках с ЧПУ, предпочтение отдают принципу постоянства баз, заведомо идя на нарушения принципа совмещения баз, так как обработка на станках с ЧПУ требует максимальной концентрации поверхностей в операции. Приписать обрабатываемые поверхности к базам. В случае на»рушения принципа совмещения баз осуществить пересчет размерных связей и до»пусков.
3. Определить на каждом этапе метод обработки, станок и инструмент для всех поверхностей детали, т.е. выбирать приемлемые переходы для каждой поверхности.
4. Сформировать укрупненные операции внутри этапа по виду оборудования, общему для группы поверхностей. В результате получим группы поверхностей, которые допустимо обрабатывать на одном виде оборудования (рис. 19). При этом недопустимо внутри одного этапа вхождение одной поверхности в разные укрупненные операции.
5. Сформировать технологические операции, совмещая технологические базы, с приписанными к ним обрабатываемыми поверхностями, с укрупненными операциями и раз»бивая последние на технологические операции. Если с одних баз обрабатываются все поверх»ности, вошедшие в укрупненную операцию, то остается одна технологическая операция. С этого момента процесс начинают фиксировать операционными эскизами.
6. Установить последовательность операции внутри каждого этапа по возрастанию точности обработки поверхностей. Исходя из того, что базовые поверхности обрабатываются раньше поверхностей, для которых они служат базами, порядок опера»ции (маршрут) назначают по возрастанию качества баз.
7. Определить место термической обработки. Ее назначают либо до, либо после механической обработки. Если это невозможно, то ее вводят между этапами. Например, термическая операция «закалка» вводится после второго этапа обработки детали. Опре»делить место гальванической обработки — обычно ее место после механической обработки.
8. Определить место вспомогательных операций (слесарная, притирочная — прити»рание центровочных отверстий и т.п.), а также место немеханических операции (контрольная, промывочная, в том числе предусмотренная чертежом антикоррозионная обработка). Например, операция «слесарная» вводится в технологический процесс, если в чертеже задано притупление острых кромок после операции, образующих заусенцы (фрезерная, долбежная, сверлильная); перед операциями термической и гальванической обработки; после операции термической обработки.
Описанная методика не охватывает многих подробностей и всего многообразия конкретных условии, но она достаточно характерна и может служить основой проектирования технологического процесса.
6.4. Разработка операций
Основной задачей этой части проектирования процесса является подробная разработка каждой операции при одновременной корректировке плана процесса (если это необходимо). Результатом этой работы является разработка операционных карт технологического процесса.
Приступая к разработке технологических операции процесса, еще раз основательно просматривают план процесса каждой операции, особо обращая внимание на: вид станка; состав переходов в операциях (объединение или расчленение операции); технологические базы и размерные связи в операции (возможно уточнение выбранных баз).
Убедившись, что для данной операции в плане правильно намечены поверхности, подлежащие обработке, станок и базы, приступают к подробной ее разработке и оформлению операционной карты. Обычно при этом придерживаются следующего по»рядка работы:
1. Вычертить в операционной карте эскиз обработки, записать номер операции, название операции, марку станка и приспособления (шифр приспособления проставляется после определения операционных размеров).
2. Проставить на эскизе операционные размеры (пока «немые», без цифр). Пользуясь размерами уточнить и записать в повелительном наклонении содержание и последовательность переходов. Например, «фрезеровать плоскость…, выдерживая размер. » и т.п. Одновременно решить задачу о совмещении переходов. С окончательным установлением переходов становятся известными режущий инструмент, необходимый для каждого перехода, а также приспособление для инструмента (державка и т.п.). Установить и записать марку инструментального материала режущей части инструмента.
3. Определить величины: операционных припусков; классов шероховатости поверхности; операционных размеров; допусков на операционные размеры. Зная из плана процесса, какие операции проходит поверхность, начиная с последней операции, устанавливают припуск на каждую операцию (обычно по справочникам или нормативам). Параллельно с назначением припусков (тоже начиная с конца процесса) определяют операционные размеры вплоть до размера заготовки. Допуски (или квалитет) определяют из нормативов (или из таблицы этапов обработки). После определения операционных размеров становится возможным выбор измерительных средств и типоразмеров оснастки. Для специальных приспособлений технолог дает задание на проектирование.
4. Заключительной стадией разработки операций является установление режимов обработки и нормирование операции. Режимы обработки назначаются по справочникам или нормативам. При нормировании определяют основное, штучное и штучно-калькуляционное (с учетом подготовительно-заключительного времени на операцию) время выполнения операции. Вместе с технической нормой времени устанавливают квалификацию (разряд) работы по квалификационным справочникам. Работа по сос»тавлению технологического процесса заканчивается разработкой технологической документации.
Источник
Основные методы проектирования технологических процессов
Различают два основных метода проектирования технологических процессов:
1. Метод адресации к унифицированным (типовым или групповым) технологическим процессам.
2. Метод синтеза технологических процессов.
3. Поиск детали аналога и заимствование процесса на деталь-аналог
Метод адресации — это метод основанный на использовании метода групповой обработки деталей и организации группового производства. Для этого метода характерна высокая типизация решений. Предельная типизация решений достигается при использовании типовых ТП. Разновидностью метода адресации является метод, основанный на заимствовании существующих ТП на основе поиска деталей — аналогов.
Общая схема проектирования методом адресации может быть показана следующим образом:
где Д — модель детали;
КД — модель комплексной детали;
УТП — унифицированный технологический процесс;
Модель k — ой комплексной детали — это описание множества деталей, которые можно обработать на k-м УТП.
1 этап проектирования — предназначен для поиска ( адресации ) комплексной детали. Результатом выполнения этого этапа является номер выбранной комплексной детали.
2 этап проектирования — предназначен выборки из базы данных модели унифицированного технологического процесса для найденной комплексной детали.
3 этап проектирования — предназначен для настройки унифицированного технологического процесса на обработку заданной детали. На этом этапе модель УТП преобразуется в модель рабочего технологического процесса, по которому будет обработана заданная деталь.
Достоинства метода адресации: 1. Работает быстро, так как метод основан на типизации решений. 2. Используются все достоинства метода групповой обработки деталей и организации группового производства такие как:
Ограничение метода адресации: Использование этого метода возможно лишь в условиях, когда на предприятии имеется развитая групповая технология. |
Метод синтеза является универсальным методом, предназначенным для проектирования технологических процессов на детали и сборочные единицы для любых изделий.
В основе метода лежит положение о том, что процесс проектирования технологических процессов является много уровневым и итерационным. Наиболее общие решения принимаются на первом уровне. Далее происходит оценка и отбор полученных вариантов по какому либо критерию. Полученные варианты участвуют в принятии решения на втором уровне и так далее. При уточнении ранее принятых решений может оказаться, что эти не могут быть использованы, поэтому необходим возврат к предшествующим уровням, т. е. возникает обратная связь, необходимая для осуществления итерационных процессов.
Достоинства метода синтеза:
Недостатки метода синтеза:
|
Проектирование ТП на основе заимствования технологии детали-аналога. В этом методе в первую очередь выполняют поиск детали-аналога. * Поиск детали-аналога можно осуществить 2 способами:
1. В ручную ( по децимальному номеру в архиве );
2. На ЭВМ с помощью информационно-поисковой системы (ИПС).
Поиск на ЭВМ может осуществляться по общим характеристикам детали; например: габариты (длина, диаметр, ширина), форма по коду ЕСКД. Необходимо чтобы все детали были закодированы и занесены в базу данных. Но на большинстве предприятий нет баз данных с характеристиками деталей. Накопление БД будет происходить постепенно. Чем полнее будет база данных, тем выше вероятность нахождения поиска детали- аналога.Количество деталей в базе может достигать сотни тысяч. Трудоемкость создания такой базы зависит от полноты информации о детали, которая заносится в базу данных. Наиболее просто заполнить БД только по общим характеристикам. Результаты поиска будут возможно не совсем точным, т. е. могут выбраться детали не очень подобные, но зато сам поиск будет идти достаточно быстро. Если выполнять полное кодирование деталей, то поиск будет выполняться более точно, однако трудоемкость заполнения такой базы данных будет весьма высокой.
Если найдены детали-аналоги, то технология их изготовления не всегда может подойти для заданной детали: Во-первых, деталь-аналог может иметь устаревшую технологию ее изготовления. В технологическом процессе может использоваться технологическое оснащение, которое уже отсутствует на предприятии.
Во-вторых, если партии детали-аналога и проектируемой детали сильно отличаются, то найденный процесс трудно будет заимствовать
Если процесс найден и может быть использован, то целесообразно вернутся к САПР ТП, в которой используется метод адресации и отредактировать найденный ТП применительно к заданной детали.
Совместное использование методов. Так как каждый метод имеет свои ограничения, то целесообразно использовать их совместно. Методы проектирования целесообразно использовать в следующей последовательности:
- Метод адресации.
- Метод синтеза.
- Поиск детали аналога и заимствование процесса на деталь-аналог.
Если при проектировании методом адресации не удалось спроектировать ТП, то необходимо переходить к методу синтеза. Если технолога постигла неудача при использовании метода синтеза ТП, то целесообразно осуществить поиск детали-аналога и постараться заимствовать технологический процесс на деталь-аналог. Если процесс найден и может быть использован, то целесообразно вернутся к САПР ТП, в которой используется метод адресации и отредактировать найденный ТП применительно к заданной детали.
Современные информационные технологии
5.Организация проектирования технологических процессов на основе современной информационных технологий
5.1. Современные информационные технологии
В современных условиях ТПП рассматривается как составная часть жизненного цикла изделия. При таком подходе эффективное функционирование ТПП достигается лишь на основе применения современных информационных технологий (ИТ). Поэтому на промышленных предприятиях начинают применять эти технологии. Важный аспект использования ИТ — возможность по-новому организовать информационное взаимодействие САПР ТП с проблемной средой независимо от уровня автоматизации и применяемого метода проектирования. Таким образом, открывается путь к созданию САПР ТП нового поколения.
Современные ИТ представляют собой комплекс инструментальных средств и методик по их использованию, направленных на организацию управления и информационную интеграцию автоматизированных подсистем предприятия. Наиболее важными составляющими ИТ являются:
- системы управления документами;
- PDM — системы;
- автоматизированный документооборот;
- Web — технологии;
- виртуальные рабочие места;
- 3-х мерная графика.
Рассмотрим влияние этих составляющих на процесс проектирования ТП.
Система управления документами (СУД), позволяет осуществить авторизованный доступ ко всем информационным ресурсам предприятия. СУД обслуживает электронный архив и выполняет следующие основные функции:
- ведение на различных носителях распределенных архивов разнородной конструкторской, технологической, экономической и коммерческой документации в компьютерной иерархической сети (архив рабочей группы, архив отдела, архив предприятия и т.д.);
- авторизация пользователей и рабочих групп, описание рангов доступа к документам и защита данных от несанкционированного доступа;
- возможность быстрого поиска и просмотра документов без загрузки приложения.
Принципиально важной является возможность хранения в архиве документов с чертежами деталей, файлы с твердотельными моделями деталей и операционных заготовок, а также комплекты с технологическими документами и параметрические модели технологических процессов. Возможность указанной информации дает возможность стадиях эффективно проектировать технологические процессы с последующим проектированием операционных заготовок, разработкой управляющих программ и конструированием технологического оснащения. Быстрый доступ и является необходимым условием для эффективной реализации принципа преемственности конструкторских и технологических решений.
Одной из наиболее мощных систем ведения архива документов является система DOCSOpen фирмы PC DOCS.Inc, позволяющая осуществлять ведение распределенных архивов документов и управление архивами в архитектуре «клиент/сервер», ориентированной на стандарты серии ISO 9000.
В условиях жесткой конкуренции очень важное значение приобретает контроль за процессом разработки проекта и изготовления изделий. Автоматизация функций ведения проекта и контроля за разработкой и изготовлением изделия системам большинство фирм считает приоритетными прия автоматизации управления предприятием.
Для автоматизированного управления проектом в настоящее время разработано много систем, получивших название EDM-системы (Enterprise Data Management — система управления проектами). Аналогичное назначение имеют TDM-системы (Technical Data Management — система управления документами).
EDM-система, по существу, представляет собой настройку над СУД, так как для создания EDM- системы необходимо добавить лишь следующие функции:
- ведение структуры состава изделия (визуализация структуры в виде дерева папок и документов и редактирование этого дерева);
- быстрый вывод содержания документов при просмотре состава изделия;
- выполнение изменений в документах с помощью приема «красный карандаш»;
- контроль выполнение проекта;
- интеграция на уровне пользовательского интерфейса с другими CAD-системами, а также с CAM/CAE/MPR — системами;
- составление спецификаций, учет применяемости деталей и CE.
В EDM-системах в учетной карточке документа для осуществления жизненного цикла документа фиксируют статус и доступность документа.
Практически все основные разработки промышленных CAD/CAM-систем дополнили свои продукты PDM — системой. Примером такой системы можно назвать CPDM фирмы Cimatron, а также STELLAR фирмы TDM Formtek.
Практика функционирования EDM показала, что кроме автоматизированного ведения проекта изделия и решения комплекса задач на основе дерева состава изделия, необходим жесткий контроль за прохождением документации по различным подразделениям, т. е. необходимо автоматизировать функции ведения документооборота.
Автоматизация ведения документооборота необходима не только для ТПП, но и для предприятия в целом, поэтому в настоящее время разработано большое количество систем, получивших название PDM-системы (Product Data Management — системы управления данными о продукте (об изделии)).
Основным отличием PDM-системы от EDM- системы является наличие средств маршрутизации прохождения документов. В PDM-системах точкой фокуса является не документ, а работа, которую необходимо выполнить исполнителю в определенные сроки с использованием одного или комплекта документов. Работы объединяются в так называемый «деловой процесс», который в общем случае отображается графом типа «сеть». Поэтому основной объект, с которым манипулирует PDM-система ? это карта делового процесса, содержащая последовательность обработки информации в рамках какой-либо подсистемы, либо предприятия в целом. Технология автоматизации деловых процессов, обычно называемая workflow, признана важнейшим средством, позволяющим осуществить интеграцию по управлению подсистем, при наличии, естественно, единого информационного пространства.
Предоставляемые PDM — системой возможности Web- технологий позволяют с одной стороны использовать удаленные базы данных, необходимые для проектирования ТП, а с другой стороны — позволяют организовать виртуальные рабочие места (ВРМ) технолога. Использование ВРМ позволяет в самых сложных случаях привлечь к проектированию технологических процессов высоко квалифицированных специалистов и тем самым повысить качество проектируемых ТП.
Возможность использования 3-х мерной графики позволяет по- новому организовать работу с графическими объектами. Трехмерная модель детали с помощью CAD — системы последовательно дорабатывается до трехмерных моделей операционных эскизов. Высокая наглядность трехмерных моделей операционных эскизов, возможность их использования для разработки управляющих программ делают такие модели весьма перспективными для их использования при проектировании технологических процессов.
Так как PDM — система включает в себя и СУД и EDM — систему, то, в дальнейшем, будем рассматривать только PDM — системы.
Что дает, какая эффективность от применения достаточно сложных и дорогих PDM — систем ?. Принципиально важным является то обстоятельство, что объект (документ или модель объекта) находится всегда в одном месте: в электронном архиве, а не блуждает по отделам и бюро. К нему всегда возможен одновременный доступ лиц, которым это разрешено. Таким образом, наличие СУД позволяет:
Во-первых, выполнять распараллеливания работ над объектом, как это было показано выше, и, следовательно, сокращение сроков ТПП.
Во-вторых, повышать достоверность информации за счет изменения документа (модели) только в электронном архиве. Например, конструктор прессформ уже не будет работать с устаревшим чертежом детали (заготовки) и переделывать конструкцию прессформы после запоздалого получения исправленного чертежа или извещения на изменение.
В-третьих, уменьшать затраты на изменения. Известно, что примерно 75% всех ошибок возникает на стадии конструирования и подготовки производства, но большинство из них определяется лишь на стадии производства, при этом устранение ошибок в 100 раз дороже, чем на первых стадиях.
В-четвертых, повышать скорости поиска документов с нужными данными. Многие СУД имеют эффективные средства поиска, включая поиск документов по их содержанию.
В-пятых, не тратить время на перемещение документа, документ невозможно потерять.
В свою очередь, использование EDM-систем создает дополнительные возможности:
Во-первых, позволяет уменьшить время на составление спецификаций и учет применяемости деталей и СЕ.
Во-вторых, позволяетуменьшить время контроля правильности разработки детали или СЕ. Конструктор может быстро вставить твердотельную модель детали в модель сборочной единицы и посмотреть, как будет расположена деталь в СЕ. Аналогичную процедуру можно выполнить и над сборочной единицей. Это весьма удобный прием, позволяющий сразу найти ошибки конструирования, которые раньше определялись лишь на стадии сборки изделия.
В-третьих, позволяетуменьшить время анализа состояния проекта за счет использования дерева состава изделия и получения сводок, что и кем сделано и что еще нужно сделать.
В-четвертых, позволяетувеличить скорость проведения изменений за счет приема «красный карандаш«.
В-пятых, позволяетуменьшение времени проектирования за счет заимствования деталей и СЕ из других организаций, работающих с другими CAD-системами за счет операций импорта-экспорта.
Таким образом, важность и необходимость применения ИТ не вызывает сомнения, однако инструментальные средства, реализующие ИТ являются достаточно сложными и их применения вызывает определенные сложности у пользователей. Поэтому необходимо рассмотреть более подробно способы использования ИТ при проектировании технологических процессов.
Источник
