Материал: АТП_лекции
конструкторские;
организационные;
технологические.
При автоматизации рабочий освобождается от ряда однообразных, часто повторяющихся движений, связанных с выполнением операции, но в его функции вводится наладка оборудования и контроль за его работой. В освобождаемое время рабочему поручается обслуживание дополнительного оборудования.
Автоматизация создает предпосылки для повышения производительности труда рабочих и оборудования, улучшения качества изделий, их надежности и долговечности, обеспечения безопасности работ. Однако требуются дополнительные капиталовложения для их внедрения. Поэтому не всегда разработанные процессы автоматизации конструкции автоматических устройств могут обеспечить экономическую целесообразность замены ими труда рабочего.
Автоматизацию внедряют в производственные процессы в следующих случаях.
Угроза для жизни рабочего (например, работа с радиоактивными элементами, измерение температуры деталей в шахтной печи и др.). В этих случаях средства для проведения автоматизации процессов берут из сумм, отпускаемых на охрану труда, или из спецфондов.
Экономический эффект обеспечивается за счет повышения производительности труда и оборудования, улучшения качества, снижения брака и, следовательно, уменьшения расхода основных материалов и других затрат, сокращения расхода энергии и вспомогательных материалов, уменьшения расходов на содержание зданий и сооружений, уменьшения площади, занятой автоматами.
Замена тяжелого и монотонного физического труда.
Прежде чем внедрять автоматизацию, необходимо провести технико-экономические расчеты и дать обоснования их целесообразности, которые проводят в определенной последовательности.
Формирование ТП с максимально возможным укрупнением операций и минимальным числом операций и установок в операциях. Для реализации этого принципа необходимы те же мероприятия, что и для реализации первого принципа, а также оптимизация маршрутов и операционных технологии с применением методов автоматизированного проектирования ТП.
Принцип «малолюдной» технологии. Обеспечение автоматической работы АПС в пределах всего производственного цикла. Для реализации этого принципа необходимы: стабилизация отклонений входных технологических параметров АПС (заготовок, инструментов, станков, оснастки); расширение и повышение надежности методов операционного информационного обеспечения; переход к гибким адаптивным системам управления (СУ).
Принцип «безотладочной» технологии. Разработка ТП, не требующих отладки на рабочих позициях, что особенно актуально для широкономенклатурных АПС. Этот принцип близок к третьему принципу и для его реализации необходимы те же мероприятия.
Принцип активно-управляемой технологии.
Организация управления ТП и коррекция проектных решений на основе рабочей информации о ходе этого ТП. Корректироваться могут как технологические параметры, формируемые на этапе управления, так и исходные параметры технологической подготовки производства (ТПП). Для реализации этого принципа необходимы разработка методов и алгоритмов адаптивного управления ТП и методов статистической коррекции базы данных для создания самообучающихся АПС.
Принцип оптимальности. Принятие решения на каждом этапе ТПП и управления ТП на основе единого критерия оптимальности. Для реализации этого принципа необходимо использование методов оптимизации ТП; разработка алгоритмов оптимизации для условий работы АПС; применение или разработка специальных технических, аппаратных, программных средств реализации указанных алгоритмов.
Принцип оптимальности создает единую методическую основу решения технологических задач на всех уровнях и этапах, позволяет выработать наиболее эффективное, однозначное и взаимоувязанное решение указанных задач.
Помимо рассмотренных для технологии АПС характерны и другие принципы: компьютерной технологии, информационной обеспеченности, интеграции, безбумажной документации, групповой технологии. Все они объединены в единую систему ТПП и управления, что позволяет ставить вопрос о создании принципиально новой технологии АПС, реализующей наиболее эффективные технические решения и максимально раскрывающей потенциальные технические и технологические возможности АПС. Принцип групповой технологии является фундаментальным для всех АПС, так как именно он обеспечивает «гибкость» производства.
Типовые и групповые технологические процессы
Типизация технологических процессов для сходных по конфигурации и технологическим особенностям групп деталей предусматривает их изготовление по одинаковым ТП, основанным на применении наиболее совершенных методов обработки и обеспечивающим достижение наивысшей производительности, экономичности и качества. Основа типизации — правила обработки отдельных элементарных поверхностей и правила назначения очередности обработки этих поверхностей.
Принцип групповой технологии лежит в основе технологии переналаживаемого производства: мелко- и среднесерийного. В отличие от типизации ТП при групповой технологии общим признаком объединения деталей в группы является общность обрабатываемых поверхностей и их сочетаний, т.е. общность оборудования, необходимого для обработки детали или отдельных ее поверхностей. Очевидно, что в состав группы могут включаться заготовки различной конфигурации. Типизация ТП и метод групповой технологии являются основными направлениями унификации технологических решений, повышающими эффективность производства. Для их реализации необходима классификация деталей, отработка их конструкций на технологичность с одновременной унификацией элементов этих деталей.
Технологичность конструкций изделий для условий АП. Оценка и отработка конструкций изделий на технологичность — один из важнейших этапов технологической подготовки производства, особенно автоматизированного. Конструкция изделия считается технологичной, если для его изготовления и эксплуатации требуются минимальные затраты материалов, времени и средств. Оценка технологичности проводится по качественным и количественным критериям отдельно для заготовок, обрабатываемых деталей, сборочных единиц.
Типизация ТП и метод групповой обработки деталей. Проведение типизации ТП для сходных по конфигурации и технологическим особенностям деталей предусматривает их изготовление по одинаковым ТП, основанным на применении наиболее совершенных методов обработки и обеспечивающим достижение требуемой производительности, экономичности и качества. Типовые процессы разрабатываются на изготовление в конкретных производственных условиях типовых представителей групп изделий, обладающих общими конструктивнотехнологическими признаками. К типовым представителям относят те изделия, обработка которых требует наибольшего числа операций, характерных для изделий рассматриваемых групп. Типовые ТП находят применение, главным образом, в крупносерийном и массовом производствах.
Типизация ТП является одним из основных направлений технологической унификации наряду с групповым методом обработки деталей. Групповые ТП получили распространение в условиях единичного, мелкосерийного и серийного производств. Частично их применяют в крупносерийном и массовом производствах для деталей с коротким производственным циклом. К классификационным признакам деталей относятся: конфигурация (форма), размер, точность и качество обработанных поверхностей, материал. Классификация построена по схеме класс — подкласс — группа — тип. На рис. 17 приведена схема классификации реек.
Рис. 17. Схема классификации реек
Конечная цель классификации деталей — установление типов деталей, т.е. совокупностей сходных деталей, имеющих в данных производственных условиях общий технологический процесс. Целью же разработки типовых технологических процессов является систематизация ТП для обработки однотипных деталей.
Типовые ТП разрабатываются как для конкретных производственных условий (оперативный типовой процесс), так и для перспективного развития производства — перспективный типовой ТП, предусматривающий дальнейшее совершенствование производства с учетом развития науки и техники в области технологии.
Создание типовых ТП позволяет избегать повторных и новых разработок при проектировании рабочих ТП, что ведет к сокращению времени на технологическую подготовку производства и особенно эффективно при использовании ЭВМ на стадии технологических разработок.
Групповые ТП — второе направление унификации ТП, впервые предложенное и разработанное проф. С.П. Митрофановым. Они нашли широкое применение в различных отраслях промышленности. За основу метода, так же как и при типизации ТП, принимают технологическую классификацию деталей, заканчивающуюся формированием групп. Однако построение классификации деталей для групповой обработки существенно отличается от классификации деталей при типизации ТП. Если при типизации процессов в общий класс объединяют детали и заготовки по принципу общности их конфигурации, технологического маршрута, отдельных операций, то при групповой обработке основным признаком объединения деталей в группы по отдельным технологическим операциям является общность обрабатываемых поверхностей или их сочетаний, т.е. общность оборудования, необходимого для обработки детали или отдельных ее поверхностей. Очевидно, что в состав группы включают заготовки различной конфигурации (рис. 18). В этом смысле понятие группы значительно шире понятия типа деталей, являющегося основой построения типового процесса. Поэтому групповые методы обработки характерны для обработки деталей с широкой номенклатурой, типичной для единичного и мелкосерийного производств.
Рис. 18. Примеры деталей, изготовляемых по одному групповому ТП
При формировании групп деталей учитывают следующие признаки: общность обрабатываемых поверхностей, их точность и шероховатость, однородность материала заготовок, близость их размеров, позволяющая обрабатывать детали на одном и том же оборудовании в однотипных приспособлениях, серийность выпуска и трудоемкость обработки деталей. В условиях единичного и мелкосерийного производств в группы объединяют до 60...80 деталей. Проводят экономический расчет размеров групп и разрабатывают схему групповой наладки каждого станка для наиболее сложной заготовки группы, включающей в себя все поверхности, встречающиеся у остальных заготовок. Если у сложных заготовок отсутствуют поверхности, характерные для других, более простых заготовок, то эти поверхности искусственно добавляются в чертежи. Такая усложненная деталь называется комплексной. В настоящее время групповые процессы разрабатываются для обработки деталей на токарных автоматах, револьверных, агрегатных и многооперационных станках («обрабатывающих центрах»).
Типизация ТП, методы групповой обработки деталей позволяют не только существенно сократить трудоемкость технологической подготовки производства, снизить затраты на оборудование и оснастку, но и обеспечить максимальную загрузку станков (загрузка станков с ЧПУ повышается в 2,4 раза), повысить серийность деталей.
Основные требования к технологии и организации механической обработки в переналаживаемых апс
Для разработки технологии в АПС характерен комплексный подход — детальная проработка не только основных, но и вспомогательных операций и переходов, включая транспортировку изделий, контроль, складирование, испытания, упаковку.
В силу необходимости и возможности быстрой переналадки при серийном и мелкосерийном производствах в АПС для каждой возможной детали (изделия) или для типоразмера должна быть разработана подробная технология изготовления с возможными отклонениями, созданы специальные или универсальные приспособления, в том числе спутниковые. Условия транспортировки, контроля, испытания, упаковки должны быть соответствующим образом определены и запрограммированы. Это необходимо для обеспечения быстрого перехода с одного изделия на другое — буквально в течение суток или смены. Детальная проработка всего ТП предполагает широкую унификацию конструктивно-технологических элементов обрабатываемых деталей для обеспечения возможности смешанного агрегатирования операций и оборудования.
Для стабилизации и повышения надежности обработки применяют два основных метода построения ТП:
использование оборудования, обеспечивающего надежную обработку почти без участия оператора;
регулирование параметров ТП на основе контроля изделий в ходе самого процесса.
Для повышения гибкости и эффективности в АПС используют принцип групповой технологии, позволяющий обрабатывать на одном и том же оборудовании большую группу разнотипных деталей с минимальными затратами на переналадку.
Указанные методы реализованы при создании технологии обработки основных типовых деталей: корпусных и в форме тел вращения.
При обработке корпусных деталей предпочтение отдается многоинструментальным станкам с ЧПУ типа «обрабатывающий центр».
Обработка деталей в форме тел вращения проводится в основном на токарных станках с ЧПУ и гибких модулях на их основе. Для улучшения качества обработки широко применяют проверенную в конкретных производственных условиях типизированную операционную технологию (ТОТ).
Для создания ТОТ всю поверхность заготовки представляют в виде основных и дополнительных поверхностей. Основные поверхности: цилиндрические, конические поверхности с криволинейными образующими, неглубокие канавки. Дополнительные поверхности: канавки на внутренних и наружных поверхностях, резьбовые поверхности.
При изготовлении деталей крупными сериями в форме тел вращения на токарных станках имеют место следующие особенности:
увеличение производительности за счет широкого применения комбинированного инструмента;
использование осевого мерного инструмента (развертки, зенкеры);
упрощение траекторий перемещения инструментов;
сокращение числа поверхностей, обрабатываемых одним режущим элементом (резцом), переход к многоинструментальным наладкам последовательного и параллельного действия.
Особенности разработки технологических процессов автоматизированной и роботизированной сборки
Автоматизированная сборка изделий выполняется на сборочных автоматах и АЛ. Важным условием разработки рационального ТП автоматизированной сборки является унификация и нормализация соединений, т.е. приведение их к определенной номенклатуре видов и точностей. На основе унификации и нормализации соединений в сборочных единицах и изделиях разрабатывают типовые сборочные процессы (операции и переходы), выполняемые на типовом сборочном оборудовании с использованием типовых инструментов и приспособлений.
Главным отличием роботизированного производства является замена сборщиков сборочными роботами и выполнение контроля контрольными роботами или автоматическими контрольными устройствами.
Если в условиях автоматизированного производства сборка изделий может выполняться методом полной или частичной взаимозаменяемости, с применением методов селективной сборки и использованием контрольно-сортировочных автоматов, а также с ограниченным применением метода пригонки и регулировки, то роботизированная сборка должна выполняться по принципу полной или групповой взаимозаменяемости.