Технологический процесс как основа создания производственной системы

Перед началом проектирования технологических процессов изго­товления изделий разрабатывают основные организационно-техни­ческие направления построения машиностроительного производства. При этом исходят из того, что себестоимость продукции должна быть низкой, качество - не ниже заданного техническими требованиями, а производительность труда - выше, чем у подобных производств.

Разработку технологического процесса механической обработки начинают с выбора метода получения заготовки, осуществляемого на основе экономических расчетов. После выбора заготовки производят анализ различных вариантов базирования и определяют комплекты технологических баз, маршрут и методы обработки исходя из обеспе­чения требуемой точности и производительности обработки.

При назначении маршрута необходимо установить число пере­ходов, необходимых для обеспечения точности детали по отдельным ее параметрам: точности размеров, формы и относительного положения поверхностей, шероховатости поверхности и качества поверхностного слоя. Для этого используют таблицы средних экономично достижи­мых точностей, получаемых в производстве на различных видах обо­рудования при различных методах обработки.

После того как разработана последовательность выполнения пе­реходов, определяют станкоемкость каждого перехода по нормативам или монограммам.

При выборе типов основного оборудования, от которых зависит эффективность производственного процесса, следует ориентироваться на следующие технологические факторы: схему операции, определяю­щей совокупность методов выполнения операции, относительные пе­ремещения инструментов и полуфабрикатов в процессе операции, схе­му установки полуфабрикатов; диапазон параметров выполнения опе­рации (размер рабочей зоны, квалитет точности, режимы выполнения операции и т.п.); временную структуру операции, которая характери­зуется составом штучно-калькуляционного времени; вид компоновки, характеризующий положение шпинделей (вертикальная, горизонталь­ная компоновка), приемо-сдаточной позиции для встраивания обору­дования в автоматизированный комплекс; систему управления обору­дованием.

Необходимость обеспечения требуемой точности изготовления изделий, в особенности относительного положения поверхностей, нак­ладывает определенные требования к точности и траектории переме­щения отдельных узлов основного оборудования при выполнении со­ответствующих переходов. Например, при растачивании заготовки с подачей ее столом, точность отверстий и их положения получается выше, чем при растачивании при подаче инструмента шпинделем.

Важным этапом при проектировании маршрутной технологии яв­ляется выбор структуры операции по оперативному времени, от кото­рого зависит производительность процесса изготовления изделия.

Время на подготовку переналадки основного оборудования, включающее время на ознакомление с чертежами, технологией и на­ладкой станка, время на подготовку, наладку и проверку инструмента и время на подготовку техоснастки, ее наладку и проверку, не оказыва­ет влияние на конструкцию основного оборудования, т.к. указанные составляющие в основном протекают параллельно в вспомогательных системах, таких как управления и подготовки производства, инструментообеспечения и складской.

С увеличением номенклатуры изготовляемых изделий происходит рост доли времени, затрачиваемого на переналадку оборудования, так как возрастает частота переналадок, причем это время зависит от кон­структивно-технологических особенностей самого оборудования.

Время, затрачиваемое на переналадку станка, в значительной мере определяется сложностью его конструкции и уровнем автоматизации процесса переналадки. Создание станков с программным управлением позволило успешно решить вопрос автоматизации кинематической переналадки основного оборудования, т.е. автоматизировать процесс изменения траектории движения исполнительных органов станка в пространстве в зависимости от параметров обрабатываемого полу­фабриката.

Технологический процесс, протекающий в автоматической сбо­рочной системе в случае сборки двух деталей на одной позиции, вклю­чает в себя следующие приемы: прием базовой и комплектующей дета­лей и загрузку их в рабочую зону; установку базовой детали и коорди­нацию комплектующей детали; относительную ориентацию базовой и комплектующей деталей; соединение комплектующей детали с базо­вой с обеспечением при этом требуемого взаимного их расположения; закрепление комплектующей и базовой деталей; освобождение рабо­чей позиции. Для реализации этого технологического процесса авто­матическое сборочное оборудование должно иметь следующие эле­менты: сборочное приспособление для установа на нем базовой дета­ли; транспортирующую единицу, служащую для загрузки базовой и комплектующей деталей, а также для вывода собранной сборочной единицы из рабочей зоны; сборочный агрегат, осуществляющий прием комплектующей детали и ее сборку с базовой.

Первым этапом сборочного процесса является ориентация и пода­ча деталей или комплектующих компонентов собираемого изделия. Если собираемые детали находятся в производственной таре в произ­вольном положении (навалом), для их поштучного извлечения исполь­зуются либо адаптивные промышленные роботы, либо специальные устройства пространственной ориентации, работающие согласованно с устройствами подачи деталей или комплектующих компонентов на позицию соединения.

Прием базовой и комплектующей деталей и их загрузка в рабочую зону могут быть осуществлены гравитационным способом, принуди­тельным перемещением по направляющим и переносом. Гравитацион­ная загрузка используется в основном в поточном производстве для деталей, имеющих достаточную прочность и массу, центральное рас­положение центра тяжести, а также геометрическую форму, позволяю­щую транспортировать по лоткам без заклинивания или потери ориен­тации. Для надежного протекания загрузки необходимы точный рас­чет угла наклона, параметров гравитационного полета, а также ста­бильное качество и чистота загружаемых деталей. Гравитационная загрузка применяется преимущественно в роторных автоматических линиях и сборочных автоматах.

В гибком производстве в основном используют метод переноса де­талей в рабочую зону сборочного агрегата, обладающий универсаль­ностью и высокой надежностью, так как при этом ограничено влияние таких случайных факторов, как изменение размеров, шероховатости и др. В этом случае транспортирующие средства и сборочный агрегат имеют незначительное число элементов, зависящее от конфигурации деталей, что позволяет компоновать оборудование из унифицирован­ных узлов.

Этап соединения комплектующей с базовой деталью представляет собой движение собираемых деталей до полного соприкосновения и от­носительной ориентации их сопрягающихся поверхностей. В сбороч­ном процессе существуют следующие виды сопряжения поверхностей по: плоскостям; винтовым, цилиндрическим и сферическим поверхнос­тям; комбинациям указанных поверхностей. Данные виды сопряжений могут осуществляться с зазором или натягом. Сопряжение и последую­щее закрепление собираемых деталей может происходить в условиях жесткого базирования или самоориентации. При автоматическом сое­динении деталей следует производить расчет условий собираемости.

Технологические процессы автоматической сборки реализуют на сборочном оборудовании, к которому относят: сборочные стенды; однопозиционные сборочные машины, а также многопозиционные маши­ны дискретного, непрерывного и комбинированного действия линей­ной и круговой компоновки; сборочные роботизированные комплек­сы, линии, сборочные центры; оборудование подготовительное, требу­емое для сборки; заправочное и смазочное оборудование.

При выполнении производственного процесса желательно приме­нять параллельную или параллельно - последовательную временную структуру процесса (например, в процессе обработки заготовки осущест­влять доставку новых заготовок, контроль изготовленных деталей и т.п.). Сокращать длительность выполнения операций основных и вспо­могательных процессов путем их автоматизации и механизации, ис­пользования более производительного оборудования (высоких клас­сов и групп), совершенствования технологии выполнения как отдель­ных операций технологических процессов, так и всего технологическо­го процесса (например, применение современных методов получения заготовок позволяет сократить количество операций технологическо­го процесса изготовления детали).