ОПОРНЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Тема 2.
Основные функции технологической подготовки производства

2.1. Обеспечение технологичности изделия

2.2. Разработка технологических процессов

2.3. Проектирование и изготовление средств технологического оснащения

2.4. Организация контроля и управления технологическими процессам

Контрольные вопросы

Эффективность ТПП обеспечивается качеством реализации перечисленных выше ее функций.

Основное содержание работ по ТПП включает:

1)       установление требований к изделию по показателям технологичности;

2)       анализ организационно-технического уровня производства;

3)       разработку плана мероприятий по повышению организационно-технического уровня производства;

4)       определение потребностей в средствах технологического оснащения;

5)       классификацию деталей, сборочных единиц изделия и привязка их к действующим технологическим процессам;

6)       разработку технологических процессов изготовления, контроля, испытания деталей, сборочных единиц, изделия;

7)       разработку технических заданий на опытно- конструкторские работы по  созданию специальных средств технологического оснащения;

8)       разработку конструкторской документации на специальные средства технологического оснащения, а также механизацию и автоматизацию производственных процессов;

9)       расчет плановой трудоемкости изготовления деталей;

10)  изготовление средств технологического оснащения;

11)  переналадку технологической оснастки и оборудования;

12)  внедрение разработанных технологических процессов отладка всего технологического комплекса;

13)  поверочный расчет технико-экономических показателей изготовления изделий, оценку и аттестацию технологических процессов и технического  уровня производства и др.

Все эти работы распределяются по основным функциям ТПП и рассмотрены далее.

Обеспечение технологичности конструкции изделия (ТКИ) включает отработку изделия на технологичность с последующим совершенствованием условий выполнения работ при производстве, эксплуатации, ремонте и утилизации изделий.

Большинство задач, связанных с обеспечением технологичности конструкции изделия, трудно поддаются формализации, поэтому результаты их решения во многом зависят от опыта, знаний и интуиции исполнителей. Основные этапы обеспечения технологичности конструкции изделия и их последовательности приведены на рис 2.

Технологический контроль конструкторской документации на изделие осуществляется для выявления степени ее соответствия реальным производственным условиям. Содержание технологического контроля заключается в проверке учета конструктором технологических требований к конструкции изделия как объекта производства, эксплуатации, ремонта  и утилизации.

Различают следующие виды контроля:

• в зависимости от организации работ – внутренний, внешний, входной;

• в зависимости от объема контроля – сплошной, выборочный.

Внутренний контроль выполняется во время разработки конструкторской документации специалистами  той организации, которая занимается этой разработкой.

Внешний контроль выполняется во время разработки конструкторской документации (до завершения рабочей документации) специалистами предприятия-изготовителя.

Входной контроль выполняется специалистами предприятия-изготовителя после разработки рабочей конструкторской документации и передачи ее предприятию-изготовителю, не являющемуся разработчиком этой документации.

При сплошном контроле проверяется полный комплект конструкторской документации, при выборочном – некоторая ее часть.

При технологическом контроле проектной и рабочей конструкторской документации применяются разные методы сравнительной (качественной и количественной) оценки.

Методы сравнительной качественной оценки составляют основу технологического контроля на всех этапах разработки рабочей конструкторской документации. Сущность их заключается в непосредственном сравнении (сопоставлении) контролируемого технического решения с решением, принятым за эталон. В результате сравнения в качестве оценочного критерия выбирается одна из альтернатив: «лучше» или «хуже», «рационально» или «нерационально», «хорошо» или «плохо», «допустимо» или «недопустимо» и т.п.

Рис 2. Последовательность работ по
 обеспечениютехнологичности конструкции изделия  страница

В качестве эталона для сравнительной оценки принимаются:

• конструкция изделия-аналога из числа находящихся в производстве;

• конструкция изделия, исполнение которого представляет собой типовую структурную компоновку (для сборочных единиц) или комплексную      деталь (для деталей);

• нормативно-технические требования к изделию, регламентированные в действующих нормативно-технических документах с учетом тенденций развития данного вида техники и производства;

• личный опыт исполнителя, осуществляющего технологический контроль  (при достаточно высокой квалификации исполнителя).

Методы сравнительной количественной оценки применяются при технологическом контроле в случаях, когда необходимо дополнить качественную оценку ТКИ сравнением  контролируемого технического решения с решением, принятым за эталон, по основным  показателям, выражающим технологическую рациональность и преемственность конструкции  изделия.

Исправления и изменения, связанные с результатами технологического контроля, вносят в конструкторские документы.

В заключение должна быть выдана общая оценка технологичности конструкции изделия, приведены принципиальные предложения по изменению конструкции с целью повышения уровня технологичности, а в случае необходимости- рекомендации по проведению поисковых и экспериментальных работ.

После оценки уровня  технологичности становятся достаточно ясными недостатки конструкции, что позволяет наметить основные конструктивно- технологические мероприятия, подробно разрабатываемые на этапе отработки конструкции на технологичность.

Отработка конструкции на технологичность проводится на всех стадиях проектирования  изделия (техническое предложение, эскизный и технический проекты, рабочая конструкторская документация), при ТПП и, когда это обосновано, при изготовлении изделия.

После подготовки рабочей конструкторской документации эффективность отработки конструкции на технологичность резко падает, так как в этом случае невозможны принципиальные изменения (а именно они дают максимальный эффект).

Для обеспечения технических требований при изготовлении конструктивных элементов изделия необходимо принятие соответствующих технологических решений, которые можно рассматривать как фрагменты укрупненного технологического проектирования. На этом этапе отработки конструкции изделия на технологичность намечают основное содержание необходимых технологических переходов, операций, отдельных фрагментов или даже процесса в целом; осуществляют предварительный выбор оборудования, СТО и т.д. При этом следует учитывать реальные технологические возможности предприятия-изготовителя. По сути, необходимо решить, возможно ли изготовление изделия в условиях предприятия-изготовителя и каким образом, с помощью какого технологического оборудования и СТО. Желательно, чтобы принимаемые технологические решения хотя бы по качественным оценкам приближались к оптимальным для заданных условий.

Ответственным за обеспечение технологичности изделия является предприятие (организация)- разработчик изделия.

Отработку конструкции изделия на технологичность при выполнении опытно-конструкторских работ целесообразно проводить на основе комплексного использования специальных методов и приемов конструирования, обеспечивающих технологическую рациональность и преемственность конструкции изделия.

При обработке изделия на технологичность дифференцировано рассматривают технологические требования к исходным материалам, конструктивному исполнению деталей, соединений и сборочных единиц.

Заканчивается отработка конструкции изделия на технологичность внесением необходимых изменений в конструкцию изделия и его документацию.

Задачами этой функции на предприятии являются:

• разработка рабочих  и типовых технологических процессов на детали и сборочные единицы;

• разработка управляющих программ для оборудования с ЧПУ;

• организация фондов документации на типовые технологические процессы и операции.

Разработка единичных технологических процессов осуществляется или путем индивидуального проектирования, или на основе использования типовых процессов (процессов-аналогов).

Индивидуальную разработку единичных технологических процессов осуществляют при отсутствии процессов-аналогов.

Технологический процесс разрабатывают на основе предварительно составленного межцехового технологического маршрута (расцеховки). Расцеховка определяет поэтапное движение деталей, сборочных единиц и самого изделия в процессе их изготовления.

При использовании процесса-аналога структура и содержание единичного процесса и его операций в значительной степени определяется аналогом.

Рис. 3. Последовательность разработки
 единичного технологического процесса на основе процесса-аналога.

При разработке единичных технологических процессов изготовление деталей на основе процессов-аналогов выполняют в соответствии с этапами, приведенными на рис. 3. Важным этапом решения является выбор процесса-аналога на основании имеющейся классификаций деталей.

Для этого используется конструкторско-технологический классификатор, с помощью которого определяется принадлежность изготавливаемой детали соответствующей группе по конструктивно-технологическим признакам.

В промышленности нашел применении технологической классификатор деталей (ТКД) машиностроения и приборостроения, являющийся продолжением и дополнением классификатора ЕСКД (классы 71-76), разработанного в качестве информационной части ГОСТ 2.201-80.

Классификатор ЕСКД включает 100 классов, из которых 51 составляют пока резерв для размещения новых видов изделий.

Классификатор деталей имеет важное значение, так как с его помощью проводится анализ изготавливаемых деталей, их группирование, унификация и стандартизация, как самих деталей, так и технологических процессов, а также производится поиск процессов-аналогов.

Технологический классификатор деталей представляет собой систематизированный в виде классификационных таблиц свод наименований общих признаков деталей, состоящий из частных признаков и кодовых обозначений. Структура полного конструкторско-технологического кода детали состоит из обозначения детали по ГОСТ 2.201-80 и технологического кода, содержащего четырнадцать знаков. Технологический код состоит из двух частей:

• постоянной части из шести знаков (см. рис. 4 а)

• переменной части из восьми знаков (см. рис. 4 б)

Структура переменной части (см. рис. 4 б) технологического кода зависит от технологического метода изготовления деталей: литья; ковки и объемной штамповки; листовой штамповки; процессов резания; термической обработки и т.д.

Существенные недостатки данного классификатора состоят в том, что в нем не находят отражения связи между поверхностями, дифференциация требований качества поверхностей детали, которые оказывают существенное влияние на технологический процесс ее изготовления. Это свидетельствует о необходимости проведения работ по совершенствованию классификатора деталей.

При применении технологического классификатора формуется код изделия, который  является основой для выбора процесса-аналога. Сведения о процессах-аналогах входят в состав информационного обеспечения системы ТПП.

Для поиска процесса-аналога проводят сравнение кодов изделия, на которое разрабатывают технологический процесс, и изделий-представителей, данные о технологических процессах изготовления которых имеются в информационном обеспечении. В случае нахождения процесса-аналога его параметры принимают за основу создаваемого единичного процесса.

Рис. 4. Структура технологического кода детали:

а – постоянная часть кода; б – переменная часть кода

В процессе разработки технологического процесса производится оценка принимаемых технологических решений по параметрам маршрутной и операционной технологии.

При оценке используют различные количественные и качественные технико-экономические критерии. Если параметры спроектированной маршрутной и операционной технологии не отвечают заданным критериям, то принимают решение об изменении технологического процесса. В зависимости от степени несоответствия его параметров критериям необходимые изменения вносят либо на этапе редактирования, либо на этапе выбора процесса-аналога. В последнем случае возможна корректировка конструкторско-технологического кода детали и поиск нового процесса - аналога с выполнением всех последующих этапов разработки.

В процессе разработки возможен возврат на этапы разработки операционной и маршрутной технологии с повторением всех последующих действий. Изменения вносят итерационно до тех пор, пока параметры разрабатываемого процесса не будут удовлетворять заданным критериям.

Кроме инвариантного функциям ТПП информационного обеспечения для разработки единичных технологических процессов изготовления деталей и сборки изделий используют руководящую и справочную информацию. Руководящая информация включает данные, изложенные в отраслевых стандартах, которые устанавливают требования к технологическим процессам и методам управления ими, а также в стандартах на оборудование и оснастку; в документации на действующие единичные, типовые и групповые процессы; в классификаторах технико-экономической информации; в технологических нормативах (режимы обработки, припуски, нормы расхода материалов и др.); в производственных инструкциях и документации по технике безопасности и промышленной санитарии.

Справочная информация содержит данные, представленные в технологической документации опытного производства; в описаниях прогрессивных методов изготовления и ремонта; каталогах, паспортах, справочниках, альбомах компоновок прогрессивных СТО; в схемах планировки производственных участков, а также в методических материалах по управлению технологическими процессами.

Комплектность и формы документации, в которой представляют результаты выбора и разработки технологических процессов изготовления заготовок, зависят от видов и методов последних и регламентируются соответствующими стандартами ЕСТД.

К средствам технологического оснащения (СТО) относятся технологическое оборудование, оснастка, средства механизации и автоматизации производственных процессов. В состав этой функции входят:

1)     разработка технического задания на проектирование (СТО);

2)     проектирование специальных приспособлений;

3)     проектирование переналаживаемых приспособлений;

4)     выбор универсальных (СТО);

5)     проектирование и выбор СТО процессов контроля;

6)     проектирование и выбор вспомогательной технологической оснастки и инструмента.

При ТПП, как правило, проектируют нестандартную, специальную технологическую оснастку, средства механизации и автоматизации производственных процессов.

Любое СТО может быть выбрано из одноимённого множества. Обычно это касается технологического оборудования, а также технологической оснастки и средств механизации и автоматизации стандартных конструкций.

Выбор СТО осуществляется в следующей последовательности:

1)     определяют точное название требуемого СТО, для оборудования - группу и тип;

2)     формируют основные требования (ключ поиска) к искомому СТО;

3)     выполняют поиск в соответствии с требованиями (ключом поиска);

4)     оформляют заказ на приобретение найденного СТО.

Выбор технологического оборудования и оснастки основывается на анализе затрат, связанных с реализацией технологического процесса в установленный промежуток времени при заданном качестве изделия. Анализ затрат предусматривает сравнение вариантов при прочих равных условиях и выбор наилучшего.

Выбор технологического оборудования в соответствии со стандартом ЕСТПП начинается с анализа формирования типовых поверхностей деталей и сборочных единиц и методов их обработки с целью определения наиболее эффективных методов обработки и сборки, исходя из значения и параметров изделия.

Выбор оборудования производят по главному параметру, т е. в наибольшей  степени соответствующему его функциональному назначению и техническими возможностями.

Физическая величина, характеризующая главный параметр, устанавливает взаимосвязь оборудования с размером изготавливаемого на нем изделия.

Выбор технологической оснастки осуществляется в следующей последовательности:

1)      проведение анализа характеристик, организационных и технологических условий изготовления (схема базирования и закрепления, вид технологической операции, организационная форма процесса изготовления и т.д.);

2)      группирование технологических операций;

3)      определение исходных требований к технологической оснастке;

4)      отбор конструкции оснастки.

При выборе технологической оснастки используют нормативно-техническую (стандарты) и техническую (альбомы типовых конструкций, каталоги, паспорта на технологическое оборудование, методические материалы) информацию.

Выбор предшествует проектированию СТО, которое проводят в случае, если он не дал желаемых результатов. Если искомое СТО найдено, то оформляют заказ на его приобретение (покупку или получение со склада).

Данная функция ТПП непосредственно связана с производственной реализацией результатов разработок и технологических решений.

При разработке технологических процессов изготовления изделия для каждой операции определяют входные и выходные параметры качества изделия и их допустимые значения. Фактические значения параметров могут отклоняться от заданных, причем эти отклонения могут превышать допустимые.

В ходе выполнения функции контроля и управления технологическим процессом разрабатывают и внедряют мероприятия, обеспечивающие устранение дестабилизирующего действия факторов и приведения к заданным значениям тех параметров качества изделий, отклонения которых превышают допустимые. Рассматриваемая функция ТПП выполняется при изготовлении установочной, контрольной серии изделий, а также в период установившегося производства. При изготовлении установочной и контрольной серий изделий разрабатываемые и внедряемые мероприятия направлены на повышение надежности принятых технологических решений и систем до уровня, обеспечивающего стабильное качество изделий в установившемся производстве. В период установившегося производства изделий главной целью рассматриваемой функции является стабильное обеспечение заданного качества для всего объема выпуска.

При этом основное внимание следует уделять быстрому и эффективному реагированию технологических служб на возникшие изменения хода технологического процесса. Анализ причин отклонений качества является важнейшим этапом выполнения рассматриваемой функции ТПП. При анализе причин отклонений качества используют аппарат математической статистики; регрессивного, дисперсионного, корреляционного анализов, а также другие математические методы.

При невозможности количественного анализа проводят качественный анализ причин отклонений, основывающихся на накопленном опыте и знаниях. Такой анализ можно выполнять с помощью специализированных автоматизированных систем  на базе вычислительной техники.

Чем выше ответственность и сложность изделия, чем больше затрат требует техническая подготовка его производства и чем большими сериями его выпускают, тем больше число альтернативных технологических решений рассматривают, тем больше внимания уделяется организации контроля и управления технологическими процессами.

Указанная работа выполняется при тесном взаимодействии цеховых технологических служб, ОГТ, работников ОТК и заводских лабораторий. 

1)      Цель технологического контроля конструкторской документации на изделие.

2)      В чем разница между внутренним, внешним и входным контролями?

3)      На каких стадиях разработки изделия осуществляется технологический контроль?

4)      На какие группы делятся показатели технологичности конструкции изделия?

5)     Базовые показатели технологичности конструкции изделия и способы определения их значений.

6)      Что такое процесс-аналог?

7)      Структура технологического классификатора деталей.

8)      Чем вызвана необходимость контроля и управления технологическими процессами?