Организационно-экономические пути ускорения технологической подготовки производства

Сокращение трудоемкости и сроков ТПП обеспечивает проводимые в рамках ЕСТПП различные организационно-технологические мероприятия, в частности технологическую стандартизацию и унификацию, типизацию технологических процессов и групповую обработку, агрегатирование и стандартизацию оборудования, унификацию технологической оснастки, исключение дублирования работ путем организации поиска технологической документации с помощью информационно-поисковых систем, внедрение автоматизированных систем проектирования технологических процессов.

Под типизацией технологических процессов (ТТП) понимается система их рациональной разработки, основанной на создании групп конструктивно-технологически подобных деталей или сборочных единиц. Наибольшее распространение ТТП получила при разработке технологических процессов механообработки.

ТТП обеспечивает упорядочение существующей технологии, внедрение прогрессивных методов обработки и сборки, использование высокопроизводительной, быстропереналаживаемой оснастки и оборудования, использование принципов поточного производства в организации производственных процессов серийного и мелкосерийного производств, внедрение гибкого автоматизированного производства, значительное снижение трудоемкости разработки технологических процессов, а вместе с тем и сокращение сроков ТТП.

Работы по ТТП осуществляются в два этапа.

Первый этап – классификация деталей в группы конструктивно-технологического подобия и выбор типового представителя каждой группы. Подбор деталей в такие группы осуществляется по следующим признакам: близкие по конструктивному оформлению при одинаковых требованиях к точности и чистоте обработки поверхностей, одинаковой последовательности операций, однотипном использовании оборудования и оснастки.

Формирование таких групп, как правило. осуществляется на основе разработанного конструктивно-технологического классификатора деталей, при котором детали предварительно группируются в классы по признаку служебного назначения, классы делятся на подклассы по конструктивным формам деталей. что обусловливает подобие их технологических маршрутов и идентичность применяемой оснастки. Дальнейшее разделение на группы (по признаку общности материала) обеспечивает унификацию технологического маршрута их обработки. И, наконец, все детали группируются по типам в соответствии с требованиями точности их обработки. Из каждой типовой группы деталей выбирается конкретная деталь, имеющая наибольшее число обрабатываемых поверхностей и наибольшую трудоемкость изготовления. Эта деталь принимается в качестве базовой для разработки технологии.

Второй этап – разработка технологического процесса на базовую деталь, который утверждается как типовой для данной группы. Кроме необходимых сведений для изготовления базовой детали, ТТП содержит указание о методах обработки всех деталей данной группы в виде полного перечня и последовательности операций и переходов обработки деталей данного типа.

При составлении технологического процесса для какой-либо новой детали прежде всего устанавливается, к какому типу и к какой группе она относится. Этим сразу определяется содержание технологического процесса, что значительно ускоряет его разработку и позволяет установить оптимальные режимы, так как последние уже отработаны на типовом процессе. Использование ТТП предъявляет более жесткие требования к технологичности деталей, а следовательно, заставляет конструкторов тщательнее подходить к их конструктивным формам.

ТТП сборки осуществляется с помощью типовых технологических схем, определяющих структуру технологического процесса в виде перечня типовых операций и последовательности их выполнения.

Нормализация технологических процессов (НТП) дополняет ТТП. В распоряжении технологов имеются технологические нормали на используемые исходные материалы (сплавы, марки, профили и др.), режимы и методы обработки (плавки, заливки, нагрева под ковку, штамповку, термообработку), геометрические элементы конструкций (радиусы закруглений, углы и др.), припуски, допуски, уклоны на штамповке и др.

Групповые методы обработки деталей аналогично ТТП базируются на классификации деталей по группам по тем же признакам конструктивно-технологического подобия. Однако групповой технологический процесс разрабатывается не на конкретную базовую деталь, а на комплексную деталь, которая включает в себя все элементарные поверхности деталей, входящих в группу. Обработка данной группы деталей осуществляется с помощью групповой оснастки станка, настроенной на изготовление комплексной детали.

Унификация технологической документации приводит к сокращению общего количества документов, облегчению труда технологов при подготовке производств и внесении изменений в действующие процессы. К числу основных унифицированных документов, используемых при разработке ТТП, относятся карты типовых представителей, операционные технологические карты, сводные карты ТТП, операционные карты групповой обработки, сводные карты групповых процессов.

Унификация оборудования и технологической оснастки позволяет использовать ее при смене объектов производства, повысить коэффициент загрузки оснастки и ее эффективность, предоставляя возможность вести обработку деталей большими партиями. Стандартизация оснастки существенно уменьшает затраты времени и средств на ее проектирование, сокращает цикл ее изготовления, является предпосылкой специализации производства, что приводит к сокращению затрат на оснащение.

Наибольшее распространение на предприятиях получили такие системы унифицированной оснастки, как сборно-разборные, универсально-сборные, универсально-наладочные приспособления, универсальная безналадочная, неразборная специальная, специализированная наладочная.

Сборно-разборная оснастка (СРО) состоит из стандартных фиксирующих, зажимных, крепежных и специальных деталей; при перекомпоновке на новое изделие возможна доработка стандартных элементов. СРО представляет собой обратимую специальную оснастку долгосрочного применения. Она применяется для обработки одной или нескольких деталей, а также пригодна для условий крупносерийного производства.

Универсально-сборная оснастка (УСО) собирается из стандартных деталей и узлов многократного использования, изготовленных с высокой степенью точности. Используется для сверлильных, токарных, фрезерных, расточных, шлифовальных, сварочных, штамповочных и других операций. Компоновки УСО после обработки данной партии деталей разбираются, детали и узлы используются для сборки других приспособлений и повторных компоновок. Недостатком этого вида оснастки является высокая стоимость набора компоновочных элементов и пониженная жесткость приспособлений. Применяется преимущественно на заводах опытного, единичного, мелкосерийного и серийного производства.

Универсально-наладочные приспособления (УНП) имеют базовую оригинальную деталь и сменные наладки. Базовая деталь используется многократно, а сменные элементы предприятия изготовляют в соответствии с конфигурацией обрабатываемых деталей. Примером УНП являются универсально-наладочные тиски, патрон со сменными кулачками и др. К недостаткам УНП можно отнести замену сменных наладок раньше их полного износа в связи с обычно возникающей необходимостью переходить на выпуск новых изделий. УНП применяют в соответствии с классификацией обрабатываемых деталей и с внедрением ТТП.

Универсальная безналадочная оснастка (УБО) используется для многократной и долговременной установки различных по форме и размерам заготовок, обрабатываемых на универсальных металлорежущих станках. Преимущества этой оснастки: небольшие сроки и затраты на проектирование и изготовление, разнообразие деталей, для которых они могут использоваться, возможность использовать их до полного износа. Основным недостатком УБО является невысокая производительность из-за необходимости постоянно выверять точность установки заготовок.

Неразборная специальная оснастка (НСО) долгосрочного применения используется для одной, как правило, деталеоперации в крупносерийном и массовом производствах. К достоинствам НСО можно отнести высокую производительность, так как не требуется выверять детали, размеры получаются автоматически, обеспечивается высокое качество. Ее недостатки – большие сроки и стоимость проектирования и изготовления, невозможность использования при смене изделий, т.е. ухудшение гибкости производства.

Специализированная наладочная оснастка (СНО) используется для деталей, близких по конструктивно-технологическим признакам, имеющих общие базовые поверхности и одинаковый характер обработки. Это оснастка состоит из базового агрегата и наладки. Она допускает регулирование элементов или замену специальной наладки. Детали в этом случае обрабатываются по единому групповому или типовому технологическому процессу.

Выбор системы оснастки проводится с учетом конструкционно-технологической характеристики обрабатываемых деталей (точности обработки, габаритных размеров, конфигурации заготовок, материала детали), экономических требований к оснащаемой операции (годового объема выпуска, продолжительности выпуска, темпов оснащения, трудоемкости операций), организационных и технических условий выполнения операций (вида оборудования, вида операции, форм организации производственного процесса).

Технико-экономическое обоснование выбора систем технологического оснащения в соответствии с ГОСТ 14.305-73 включает в себя расчеты коэффициента загрузки и затрат на оснащение операции.

Коэффициент загрузки каждой единицы технологической операции определяется по формуле:

,

где t_шт – штучно-калькуляционное время выполнения технологической операции, мин; N_вып – месячный объем выпуска, шт.; Ф_эф – эффективный месячный фонд времени оснастки, ч.

Годовой экономический эффект от применения различных систем оснастки рассчитывается путем сопоставления экономии от сокращения затрат времени на операцию и дополнительных затрат, связанных с применением оснастки.

Экономия, получаемая за счет использования оснастки, снижающей трудоемкость операции (руб./г.). исчисляется как:

,

где N_год – годовой объем выпуска деталей, шт.; m – количество наименований деталей, обрабатываемых по типовому или групповому процессу; t_шт1, t_шт2 – трудоемкость выполнения операций по сравниваемым вариантам оснащения технологических процессов; S_смт – сметная ставка по данному виду оборудования, руб./мин, в которую включаются затраты, связанные с работой оборудования (амортизационные отчисления, затраты на инструмент, вспомогательные материалы, электроэнергия двигательная и др.); З_т – тарифная ставка основного рабочего, руб./мин.

Одним из решающих направлений совершенствования технологической подготовки производства является создание и эффективное использование в этом процессе автоматизированных систем. В системе автоматизированного проектирования формализация процессов выбора и проектирования технологии, оснащения и способов организации производства выполняется инженерами-специалистами в области использования средств вычислительной техники и автоматизации проектирования. В зависимости от уровня автоматизации проектные работы различаются следующим образом: с частичной автоматизацией, автоматизированные системы, решающие более комплексные задачи технологической подготовки производства, а также самонастраивающиеся и самоорганизующиеся системы.

В системах автоматизированного проектирования (САПР) с частичной автоматизацией решаются отдельные задачи, например расчет режимов резания, расчет нормы штучного времени, составление операционных карт и др. В автоматизированных системах решаются задачи применительно к определенному классу изделий, деталей, технологических процессов, видов оснащения. Например, разрабатывается технология изготовления тел вращения, зубчатых колес, выбираются эффективные средства технологического оснащения, проектируются участки, линии и т.д. Автоматизированные системы осуществляют комплексную подготовку производства изделий для их изготовления на высокоорганизованных производственных системах типа гибких автоматизированных производств (ГАП). Самонастраивающиеся и самоорганизующиеся системы могут отслеживать изменения условий производства, корректируя методы решения задач. Участие человека в этих системах сводится к минимуму.