Оцінка технологічності об'єктів гнучкого виробництва

Пуховський Є.С., доктор технічних наук, професор НТУУ «КПІ»

У гнучкому виробництві, організованому за принципами групової технології, особливого значення набуває обробки деталей на технологічність. При цьому розглядаються вимоги технологічності не окремої деталі, а цілої групи. Особливе значення мають такі характеристики: вимоги до розмірів і допусків на обробку, спільність розмірних ланцюгів, вибір баз, матеріал заготовок, метод отримання заготовок, зручність обробки з одного встановлення.

Конструкція і технологія виготовлення деталі, вузла чи виробу
технологічна, якщо відповідає всім експлуатаційним вимогам і для її
виготовлення витрачається мінімальна кількість суспільно-корисної
праці. В умовах гнучкого виробництва, де конструкція виробу і технологія його виготовлення проектуються в рамках автоматизованої системи технологічної підготовки виробництва (АСТПВ), технологічність конструкції виробів впливає на вихідні параметри ГВС (гнучкість, продуктивність, надійність, якість обробки).

При обробці деталей на технологічність до них ставлять такі вимоги:

§ симетричні конструкції деталей, але з деякими не симетричними елементами (виступами, проточками, бур тинками, отворами та ін..) Мають бути приведені до повної симетрії введенням аналогічних конструктивних елементів;

§ асиметричні деталі повинні мати різко виражену асиметричність, причому більша перевага надається асиметрії за зовнішнім контуром, ніж за внутрішнім;

§ при внутрішній асиметричності і необхідності орієнтувати деталі
за внутрішнім контуром на їх зовнішній поверхні мав бути відмітний
елемент, розташований у відповідності з внутрішнім контуром;

§ для зручності орієнтування деталей складної конфігурації на їх поверхню вводяться додаткові конструктивні елементи, що не потребуються при роботі;

§ для запобігання зчеплювання деталей типу спіральних пружин при автоматизації процесу їх транспортування і орієнтації вводять деякі конструктивні зміни;

§ розміри пазів, заглиблень, отворів великого діаметра та інших елементів конструкції деталей мають бути такими, щоб запобігти можливості западання однієї деталі в іншу;

§ для складальних автоматів нетехнологічними є деталі з плоского тонкого листа; вироби мають забезпечити складання з одного боку;

§ вимоги до технологічності конструкції визначають введення елементів, що забезпечують задану точність відносно розташування складових частин виробу при складанні (напрямні фаски, забірні конуси тощо), а також фіксують і компенсують елементи.

Для підвищення технологічності деталей і виробів необхідно враховувати таке; конструкція деталі та інструмент, що застосовується для неї, мають сприяти скороченню обсягу механічної обробки, зменшенню кількості інструмента, необхідного для обробки групи деталей. Для цього доцільно віддавати перевагу централізованому постачанню ГВС інструментом, оптимізувати кількість інструмента, в інструментальних
магазинах застосовувати переважно інструмент простої форми; конструкція деталей, що входять до групи для обробки в ГВС, має передбачати ідентичність базування та забезпечувати обробку деталей без перестановлень на супутники різної форми чи з мінімальною кількістю перестановлень: слід намагатися обмежити ряд розмірів і посадок; введення класних розмірів має суворо обґрунтовуватися, а їх кількість мав бути мінімальною; необхідно підвищувати;ступінь уніфікації, нормалізації та стандартизації форм і розмірів деталей.

При використанні верстатів з ЧПУ традиційні поняття про технологічність дещо змінюються. Так, виготовлення валу зі змінним кроком гвинтової поверхні, що нарізається на універсальних токарно-гвинторізних верстатах, нетехнологічне. Ті самі операції на верстатах з ЧПУ і Гнучких модулях виконувати не важко і деталь переходить до . розряду технологічних. Оскільки технологія обробки складних поверхонь на "оброблювальних центрах" спрощена, то складність геометричних форм поверхонь деталей не впливає негативно на оцінку технологічності.

Можна сформулювати деякі основні вимоги до технологічності деталей, що обробляються на програмно-керованому обладнанні, вмонтованому
в ГВС.

При конструюванні деталей типу тіл обертання необхідно намагатись об’єднати декілька простих елементів в одну складну форму, наближення форми заготовки до остаточної форми деталі, уніфікації і виточок під ущільнення, застосування канавок спеціальної форми для виходу шліфувального кола, розташування однотипних канавок з одного боку деталі, узгодження розмірів торцевих поверхонь деталей з номенклатурою центруючих пристроїв, зменшення довжини елементів, що надходять, на поверхні деталі;

При конструюванні корпусних і плоских деталей, що потребують, фрезерної обробки, необхідно домагатися уніфікації ресурсів поєднання елементів деталі, вибору співвідношення радіусів взаємно перпендикулярних поверхонь, що стискуються (цей вибір забезпечує найбільшу торцеву поверхню інструмента), застосування симетричних конструкцій деталі.

Обробка деталей на ГВМ характеризується багато інструментальністю і централізацією операцій. Це зумовлює підвищені вимоги до базування деталі і стану базової поверхні. При цьому конструкція деталі має забезпечувати вільний доступ кінцевого інструмента до поверхонь, що обробляються, при її незмінному встановленні, високу точність при консольній обробці, оскільки борштанги не можна використовувати через незручності їх зберігання в інструментальному магазині.

При розробці креслень, деталей, призначених для виготовлення в ГВС, необхідно виконувати деякі специфічні вимоги: розміри деталей задаються у прямокутній системі координат, яка прив’язується до координат верстата; базові поверхні деталей, особливо установчі, мають суміщуватися з координатними площинами; кріпильні отвори, розташовані на тій чи іншій відстані від центра основного отвору і задані центральним кутом дуги між їх осями і діаметром, задаються координатами осей кожного отвору; розміри окремих поверхонь, груп отворів або елементів деталі можна ув’язувати з початком координат і задавати в місцевій системі координат.

Якісна оцінка технологічності конструкції утруднює процес автоматизації обробки конструкції на технологічність. Кількісну оцінку технологічності найчастіше виконують за трудомісткістю і собівартістю виготовлення виробів, а іноді за їх матеріаломісткістю. За трудомісткістю технологічність оцінюють так:

,

де базовий показник за трудомісткістю; – трудомісткість виготовлення виробу-аналога; - коефіцієнт складності виробу, що проектується; коефіцієнт зниження трудомісткості.

Аналогічно розраховується технологічність за собівартістю. Коефіцієнт складності має перевищувати одиницю. Його визначають як відношення значень технічних параметрів виробу, то проектується, і виробу-аналога. Базові показники розраховують за абсолютним і відносним значеннями та за масою, питомою матеріаломісткістю, трудомісткістю, питомою трудомісткістю виготовлення виробу, технологічною собівартістю і питомою технологічною собівартістю. При визначенні базових показників виникають значні труднощі, оскільки складно порівнювати трудомісткість нової і базової конструкцій через відміни умов їх виготовлення. Тому базові показники зручно порівнювати з еталоном, що являє собою ідеальну конструкцію виробу, складальної одиниці, деталі. Показник технологічності еталону і трудомісткість його виготовлення приймаються за одиницю. Проте складно зберігати еталони для різноманітних типів деталей, які постійно вдосконалюються в конструктивному виконанні. Питання кількісної оцінки технологічності конструкції, перебувають у стадії розробки і потребують глибокої методологічної проробки і подальшого вдосконалення.

Процедуру оцінки виробів на технологічність важко автоматизувати, оскільки немає чітких критеріїв технологічності конструкції. В сучасних системах автоматизовано лише два процеси обробки виробів на технологічність: запозичення деталей та оцінка технологічності конструкції.

До пакету прикладних програм системи оцінки технологічності конструкції належать бази даних, СУБД, система кодування, загальне, та спеціальне програмне забезпечення. Вхідним документом є розширена конструкторсько-технологічна специфікація, яку заповнюють, конструктор і технолог. На основі описаних даних розв’язуються задачі автоматизації технологічної класифікації і управління технологічністю конструкції виробу. При цьому виконуються такі операції: встановлення номенклатури окремих показників технологічності; встановлення масових коефіцієнтів окремих показників; вибір методу визначення комплексного показника технологічності (вибір формули); розрахунок досягнутих показників технологічності; встановлення базових показників технологічності; розробка структурної схеми управління технологічністю.

Перші дві задачі розв'язуються методом експертних оцінок. Комплексний показник технологічності:

де – окремий показник технологічності; - масовий коефіцієнт і-го окремого показника.

Обробка групи деталей на технологічність мас стати складовою частиною технологічної підготовки виробництва для впровадження ГВС. Досвід показує, що підвищенням технологічності виробів за рахунок усіх можливих засобів можна знизити трудомісткість виготовлення машин, на 20-30%.

Література

1. Технологическая подготовка гибких производственных систем /С.П. Митрофанов, Д.Д Куликов и др./ - Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1987. – 352с.