Проектирование технологических процессов

Показать необходимость и важность компьютеризации при проектировании технологических процессов.

6.1. Общая постановка задачи

Современное производство использует самый широкий спектр технологий при проектировании технологических процессов. Применение той или иной технологии в каждом конкретном случае должно быть представлено в виде технологического процесса (ТП).

Технологический процесс (ТП) определяет последовательность выполняемых действий при изготовлении или сборке, вид выбранного материала, используемое оборудование и инструмент, технологические режимы (для литья из пластмасс - температурный режим, давление впрыска, усилие запирания, время выдержки и т. д.). ТП сборки описывает последовательность действий при сборке электронных узлов изделия.

При неавтоматизированной подготовке производства технологические процессы разрабатываются непосредственно в виде комплектов технологической документации. При использовании автоматизированных систем ТПП создаваемые описания технологических процессов размещаются в компьютерной базе данных, а соответствующая документация становится лишь отображением внутреннего представления ТП во внешнюю сферу. Хранящиеся в базе данных ТП являются основным источником информации для решения задач автоматизированного управления технологической подготовкой производства. При этом разработка ТП выполняется с помощью специальных систем автоматизированного проектирования ТП ( САПР ТП ).

Важную роль при проектировании индивидуальных ТП играют групповые ТП. Они являются элементом рационально организованного группового производства.

Принципы организации группового производства были разработаны профессором С.П. Митрофановым и впоследствии развиты представителями его школы. Эти принципы приняты на вооружение и успешно используются ведущими предприятиями всех стран мира.

В групповом производстве изготавливаемые изделия объединяются в группы по признакам конструктивной и технологической общности. Это дает возможность унифицировать процессы их изготовления, сократить общее время подготовки производства и повысить ее эффективность. Для объединения изделий в группы применяются специальные классификаторы,а после отнесения изделия в ту или иную группу ему присваивается соответствующий классификационный код.В отечественной промышленности принята унифицированная система классификации и кодирования изделий по конструкторским признакам, которая устанавливается стандартами ЕСКД. Для целей ТПП используется технологический классификатор деталей (ТКД), который является логическим продолжением классификатора ЕСКД.

Групповой ТП - это ТП изготовления группы изделий с общими технологическими признаками. Групповой ТП характеризуется общностью используемого оборудования, средств технологического оснащения и наладки. Таким образом, применение групповых ТП способствует унификации процессов подготовки производства и самого производства.

6.2. Функции и проблемы технологической подготовки производства

Эта задача должна решаться специалистами служб ТПП в тесном контакте с конструкторами изделия. В результате нужно добиться максимально возможного упрощения процессов изготовления деталей изделия и процессов его сборки. При окончательном определении конструкции нужно представлять, какая оснастка понадобится для изготовления той или иной детали, и стараться упростить оснастку за счет допустимых изменений в конструкции.

Например, пластмассовый корпус прибора нужно спроектировать так, чтобы пресс-форма для его изготовления была возможно более простой (с меньшим числом линий разъема и т. п.).

Разумеется, упрощения конструкции не должны приводить к ухудшению внешнего вида (дизайна), качества или эксплуатационных характеристик изделия.

Поэтому обеспечение технологичности во многих случаях является сложной творческой задачей, требующей оптимального учета многих технических и экономических факторов.

Технологичности конструкции изделия способствуют также унификация и стандартизация. Они дают возможность заимствования или приобретения готовых деталей и узлов изделия. Например, установка в приборе стандартного блока питания избавляет предприятие от затрат на его проектирование и изготовление.

Технологичность конструкции является основным критерием, определяющим пригодность аппаратуры к промышленному выпуску.

Под технологичностью конструкции понимают совокупность ее свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий того же назначения при обеспечении заданных показателей качества.

Начиная с момента разработки эскизного проекта и до момента изготовления опытного образца и серии изделий необходимо максимизировать данный фактор. Характер отработки конструкции изделия на технологичность зависит не только от стадии проектирования, но и от вида производства и объема выпуска, типа, назначения изделия; прогрессивности оборудования и оснастки, организации производства. Целесообразной является отработка технологичности конструкции в процессе ее проектирования.

Оценку технологичности производят на основе использования частных и комплексного показателей. Состав относительных частных показателей и значения коэффициентов значимости определяются классом, к которому относится разрабатываемое изделие.

Номенклатура показателей технологичности сборочных единиц и блоков РЭА установлена отраслевым стандартом. В соответствии с ним все блоки РЭА условно разбиты на 4 класса:

• радиотехнические;
• электронные;
• электромеханические;
• коммутационные.

Для каждого класса установлены свои показатели технологичности в количестве не более 7.

Расчет показателей технологичности конструкции проводится по определенной методике для радиотехнического класса РЭА.

6.3. Классификация технологических процессов

Первым этапом проектирования ТП является разработка предварительного проекта, вторым - разработка рабочей технологической документации на стадии опытного образца (партии), установочной серии, установившегося серийного или массового производства.

Предварительный проект предназначен для отработки и проверки технологичности конструкции изделия на стадиях эскизного и технического проектов разработки конструкторской документации, для подготовки и разработки рабочей документации.

Под рабочей технологической документацией подразумевается совокупность технологических документов (карт, инструкций, ведомостей), которые содержат все данные, необходимые для изготовления и контроля изделия.

Технологические процессы разделяются на следующие виды.

• Проектный технологический процесс, выполняемый по предварительному проекту технологической документации.
• Рабочий технологический процесс, выполняемый по рабочей технологической и конструкторской документациям.
• Единичный технологический процесс, относящийся к изделиям одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.
• Типовой технологический процесс, характеризуемый единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.
• Стандартный технологический процесс - технологический процесс, установленный стандартом.
• Временный технологический процесс, применяемый на предприя-ии в течение ограниченого периода времени из-за отсутствия надлежащего оборудования или в связи с аварией до замены на более современный.
• Перспективный технологический процесс, соответствующий современным достижениям науки и техники, методы и средства осуществления которого полностью или частично предстоит освоить на предприятии.
• Маршрутный технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается без указания переходов и режимов обработки.
• Операционный технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается с указанием переходов и режимов обработки.
• Маршрутно-операционный технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается без указания переходов и режимов обработки.
• Групповой технологический процесс, который разрабатывается не на одну деталь, а на группу деталей, сходных по технологическим признакам.

6.4. Содержание работ проектирования технологических процессов

Разработка технологических процессов производится для изделий, конструкция которых отработана на технологичность и включает комплекс взаимосвязанных работ. К ним относятся:

• выбор заготовок;
• выбор технологических баз;
• подбор типового технологического процесса;
• определение последовательности и содержания технологических операций;
• определение, выбор и заказ новых средств технологического оснащения (в том числе средств контроля и испытания);
• назначение и расчет режимов обработки;
• нормирование процесса;
• выбор средств механизации и автоматизации элементов технологических процессов и внутрицеховых средств транспортирования и другие.

При разработке технологических процессов используются классификаторы технологических операций, системы обозначения, типовые технологические процессы, стандарты, каталоги, справочники и "Единая система технологической документации (ЕСТД)".

При разработке типовых технологических процессов необходимо учитывать конкретные производственные условия типового представителя группы изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками.

К типовому представителю группы изделия обычно относится такое изделие, изготовление которого требует наибольшего количества основных и вспомогательных операций, характерных для изделий, входящих в эту группу.

Необходимость разработки типовых технологических процессов определяется экономической целесообразностью, связанной с частотой применения изделия группы. Типизация осуществляется в двух направлениях:

• типизация комплексных технологических процессов изготовления однотипных изделий;
• типизация и стандартизация отдельных операций обработки различных изделий.

Типовые технологические процессы могут быть оперативными и перспективными.

Типовые технологические процессы и стандарты на технологические операции являются информационной основой при разработке рабочего технологического процесса.

6.5. Виды технологических документов

Разработанные технологические процессы оформляются в виде технологических документов следующих видов, предусмотренных Государственным стандартом ЕСТД (ГОСТ 3.1001-74 -3.1106-74 и т. д.).

1. Маршрутная карта (МК) - технологический документ, содержащий описание технологического процесса изготовления или ремонта изделия (включая контроль и перемещения) по всем операциям различных видов и технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах в соответствии с установленными формами. Маршрутная карта является обязательным документом. Эту карту допускается разрабатывать на отдельные виды работ.
2. Карта эскизов (КЭ) - технологический документ, который содержит эскизы, схемы и таблицы, необходимые для выполнения технологического процесса, операции или перехода изготовления или ремонта изделия.
3. Технологическая инструкция (ТИ) - технологический документ, который содержит описание приемов работы или технологических процессов изготовления или ремонта изделия, правил эксплуатации средств технологического оснащения, описания физических и химических явлений, возникающих при отдельных операциях.
4. Комплектовочная карта (КК) - технологический документ, который содержит данные о деталях, сборочных единицах и материалах, входящих в комплект собираемого изделия.
5. Ведомость расцеховки (ВР) - технологический документ, содержащий данные о маршруте прохождения изготовленного (ремонтированного) изделия по службам предприятия.
6. Ведомость оснастки (ВО) - технологический документ, который содержит перечень технологической оснастки, необходимой для выполнения данного технологического процесса или операции.
7. Ведомость материалов (ВМ) - технологический документ, содержащий данные о заготовках, нормах расхода материала, маршруте прохождения изготавливаемого изделия и его составных частей.
8. Ведомость сборочных единиц к типовому технологическому процессу (ВТП) - технологический документ, содержащий перечень сборочных единиц. Эти единицы изготавливаются по типовому технологическому процессу (операции) с указанием соответствующих данных о трудозатратах и при необходимости - о материалах, технологической оснастке и режимах.
9. Карта технологического процесса (КТП) - технологический документ, который содержит описание технологического процесса изготовления или ремонта изделия (включая контроль и перемещения) по всем операциям, выполняемым в одном цехе в технологической последовательности, с указанием данных о средствах технологического оснащения, материальных и трудовых нормативах.

   Для отдельных видов работ, связанных технологическим маршрутом изготовления изделий с другими видами работ, допускается разрабатывать КТП с указанием всех видов работ, выполняемых в разных цехах. При этом если КТП охватывает весь маршрут изготовления данного изделия, то она заменяет МК, и последняя не разрабатывается.
10. Карта типового технологического процесса (КТТП) - технологический документ, содержащий описание типового технологического процесса изготовления и ремонта группы сборочных единиц в технологической последовательности с указанием операций и переходов и соответствующих данных о средствах технологического оснащения и материальных нормативах.
11. Операционная карта (ОК) - технологический документ, содержащий описание технологической операции с указанием переходов, режимов обработки и данных о средствах технологического оснащения.
12. Операционная карта типовая (ОКТ) - технологический документ, содержащий описание типовой технологической операции с указанием переходов, данных о технологическом оборудовании и, при необходимости, о технологической оснастке и режимах обработки.
13. Ведомость операций (ВОП) - технологический документ, который содержит перечень и описание всех операций технологического контроля, выполняемых в одном цехе, с указанием данных об оборудовании, оснастке и требований к контролируемым параметрам.

6.6. Основные документы АСТПП

Основными документами являются:

• МК - маршрутная карта;
• КТП - карта технологического процесса;
• ВТП - ведомость сборочных единиц к типовому технологическому процессу.

Основной документ в отдельности или в совокупности с другими документами, записанными в нем, полностью и однозначно определяет технологический процесс изготовления изделия по всем или отдельным видам работ.

ЕСТД установлены формы документов общего и специального назначения. Общие документы предназначены для оформления в них различных видов работ. К ним относятся: МК, КЭ, ТИ, КК, ВР, ВО, ВМ и ВТП.

Специальные документы предназначены для оформления в них технологических процессов, специализированных по отдельным видам работ. К ним относятся: КТП, КТТП, ОК, ОКТ, ВОП.

Имеются также прочие документы. К ним относятся, например, карта учета обозначений, карта применяемости оснастки, технологический паспорт и другие, отличающиеся тем, что они не имеют графы "обозначение технологического документа" по ГОСТ 3.1201-74.

Стандартом ЕСТД установлены требования к выполнению графических и текстовых технологических документов.

1. Документы должны соответствовать стандартам ЕСТД.
2. Документы должны заполняться одним из следующих способов: типографическим, машинным, рукописным.
3. К графическим документам относятся карты эскизов.

Карта эскизов разрабатывается на операции и переходы. В опытном и единичном производстве допускается применять вместо карты эскизов чертежи изделия.

На карте эскизов указываются данные, необходимые для выполнения технологического процесса - размеры, предельные отклонения, обозначения шероховатости поверхности, технические требования и т. п.

Таблица, схемы и другие данные следует размещать на свободном поле карты эскиза справа от изображения или под ним.

Эскизы могут быть выполнены без соблюдения масштаба. Количество изображений, разрезов, сечений на эскизе устанавливается исполнителем по соображениям обеспечения наглядности и ясности изображения изготавливаемого или собираемого изделия.

Заполнение текстовых документов производится согласно графам той или иной карты. При заполнении некоторых граф предусмотрено кодирование заполняемых данных. В частности, установлены коды для технологических процессов (операций) в зависимости от способа их выполнения. Например, пусть общим операциям, которых насчитывается 35 видов, присваивается код 01 и они кодируются 0101, 0102, 0103. Операции, которых насчитывается 49 видов, имеют код 11, то есть кодируются 1101, 1102,... . и т. д.

Установлены формулировки записи наименования операции и перехода в технологических картах. Допускается два вида записи наименования операции: полное и сокращенное.

Полное наименование операции применяется при заполнении операционных карт и состоит из наименования метода обработки, выраженного именем существительным, наименования обрабатываемой поверхности, наименования материала или детали.

Сокращенное наименование операции употребляется при заполнении маршрутной карты. Сокращенное наименование выражается именем прилагательным, производным от вида оборудования, или именем существительным. Например: "Сборочная", "Электромонтажная", "Фотохимическая" и т. д., или "Обезжиривание", "Сборка", "Пайка", "Травление", "Металлизация" и т. д.

В содержание операции (перехода) должно быть включено наименование метода разработки, выраженное глаголом в повелительной форме (сверлить ..., паять ... и т. п.). Далее дается наименование операции: отверстия диаметром 1,2 мм, ... резисторы МЛТ и т. д. В содержании перехода также указывается количество одновременно выполняемых операций: "Намотать 420 витков первой обмотки проводом Р1ЭЛ 0,1 на шести катушках одновременно", "Сверлить монтажные отверстия диаметром 0,9 мм в четырех заготовках одновременно" и т. д.

Контрольные вопросы

1. Что характерно для неавтоматизированной технологической подготовки производства ( ТПП )?
2. Какие возможности дает автоматизированная система ТПП?
3. Что является источником информации для решения задач автоматизированного управления ТП?
4. Что характерно для группового производства?
5. В каких целях используются классификаторы?
6. Что называют классификационным кодом?
7. Что входит в понятие " технологичность "?
8. Как выполняется проектный технологический процесс?
9. Как выполняется рабочий технологический процесс?
10. Что характерно для единичного технологического процесса?
11. Как характеризуется типовой технологический процесс?
12. Что представляет собой стандартный технологический процесс?
13. Когда применяется временный технологический процесс?
14. Чему соответствует перспективный технологический процесс?
15. Что входит в маршрутный технологический процесс?
16. Как выполняется операционный технологический процесс?
17. Что содержится в маршрутно-операционном технологическом процессе?
18. Как разрабатывается групповой технологический процесс?