Классификация техпроцессов

Основой автоматизации производства являются технологические процессы, которые должны обеспечивать высокую производительность, надёжность, качество и эффективность изготовления изделий.

При разработке техпроцесса автоматизированного производства рассматривают комплексно все его элементы: загрузку-выгрузку изделий, их базирование и закрепление, обработку, контроль, межоперационное транспортирование и складирование и др. Поэтому для оценки возможности и эффективности автоматизации важно правильно классифицировать техпроцессы.

По характеру ориентации изделий и по необходимости обеспечения строгой кинематической связи движений заготовки и рабочего инструмента технологические процессы можно разбить на два класса:

1 класс – процессы, при осуществлении которых требуется обязательная ориентация изделий относительно рабочего инструмента, а характер относительного движения заготовки и инструмента подчиняется строгой кинематической зависимости. (Большая часть процессов механической обработки и сборки). Автоматизация этих процессов наиболее сложна.

2 класс – процессы, при выполнении которых не требуется ориентация заготовок, а рабочий инструмент представляет собой активную обрабатывающую среду. (Термическая обработка, мойка, сушка и окраска деталей методом погружения, очистка заготовок в галтовочных барабанах, травление в кислотных ваннах). При выполнении этих процессов заготовки могут занимать безразличное положение, соблюдение кинематической связи не требуется, и автоматизация процессов осуществляется проще.

Существует и промежуточный класс процессов, когда заготовки должны занимать определённое положение, а рабочий инструмент представляет собой активную рабочую среду (окраска методом пульверизации, гальванопокрытие, напыление), или когда при наличии рабочего инструмента исходный материал подаётся в рабочую зону без ориентации движений (прессование заготовок из пластмасс). Автоматизация этих процессов также не представляет больших затруднений.

С точки зрения непрерывности технологические процессы можно разбить на три класса:

1 класс – процессы, осуществляемые на машинах дискретного действия. При выполнении каждой операции они периодически прерываются из-за необходимости выполнения вспомогательных движений и холостых ходов, установки и снятия изделий.

Он осуществляется на автоматах и полуавтоматах и характеризуется строгой цикличностью выполнения операции. Основные (технологические) движения связаны с выполнением обработки (сборки); вспомогательные движения (подвод и отвод инструмента, поворот инструментальных головок и столов, установка, закрепление, открепление и снятие заготовок) обеспечивают выполнение основной работы. Время вспомогательных движений сводят к минимуму, осуществляя их на повышенных скоростях или совмещая эти движения (частично или полностью) с основной работой.

Повышение производительности машин дискретного действия достигается:

а) сокращением основного времени путём совмещения по времени технологических переходов при многоместной и многоинструментальной обработке, повышением режимов работы оборудования и другими мероприятиями технологического характера;

б) сокращением времени вспомогательных движений за счёт рационального построения рабочего цикла, совмещения во времени вспомогательных движений, повышения их скорости;

в) сокращением внецикловых потерь работы оборудования в результате конструкторских, технологических и организационных мероприятий (применение быстросменных настраиваемых вне станка инструментальных блоков, улучшение конструкции регулирующих устройств, улучшение организации рабочих мест). На оборудовании дискретного действия обычно получают наибольшую точность обработки. Это обусловлено его высокой жёсткостью и геометрической точностью.

Технологические процессы, осуществляемые на оборудовании дискретного действия, в основном применяют при производстве штучных заготовок.

2 класс – процессы, выполняемые на машинах непрерывного действия (бесцентровое шлифование гладких валиков, волочение проволоки, проката и др.). Процесс обработки в пределах партии заготовок или данного количества материала не прерывается. Эти процессы характеризуются непрерывным движением изделий при неподвижном положении рабочего инструмента.

Технологический процесс протекает без периодической остановки оборудования для остановки и снятия обрабатываемых заготовок (собираемых изделий). Производимая продукция сходит с оборудования непрерывным потоком. К непрерывным технологическим процессам относятся: волочение проволоки и прутков круглого и специального профиля, используемых для изготовления деталей на автоматах, непрерывная прокатка специального проката, непрерывная навивка спиральных пружин на специальных автоматах, пескоструйная и дробеструйная обработка заготовок, расположенных на непрерывно движущемся конвейере, для очистки от окалины и упрочнения.

В механических цехах в качестве непрерывных процессов обработки применяют конвейерное протягивание, бесцентровое шлифование на проход, непрерывное нарезание резьбы в гайках кривым метчиком. (Стрелкой показана подача гаек на заборную часть метчика; по стрелке ?? происходит выбрасывание нарезанных гаек в процессе вращения метчика).

Также примерами непрерывных процессов служат: мойка деталей на конвейерной установке моечной машины, сушка деталей, окраска на подвесном конвейере в электростатическом поле, нагрев детали при непрерывном перемещении через печь или при прохождении ими индуктора тока высокой частоты, естественное или ускоренное (в струе воздуха) охлаждение после термической обработки и т.п.

Данный класс техпроцессов характеризуется высокой производительностью и возможностью сравнительно лёгкой автоматизации. В основном применяется для массового изготовления мелких и средних деталей. Здесь может быть достигнута достаточно высокая точность. Например, при бесцентровом шлифовании на проход при хорошем состоянии оборудования может быть достигнута точность по диаметру по 6 квалитету.

3 класс – процессы, в которых обработку осуществляют при непрерывном движении изделий и инструмента в одном транспортном потоке. Эти процессы обычно осуществляются на машинах роторного типа.

Он характеризуется тем, что изделия в процессе обработки (сборки) совершают непрерывные перемещения (транспортирование) от загрузочной позиции к позиции съёма. В настоящее время имеется много разновидностей роторного оборудования – от полуавтоматических станков до автоматических линий.

На рис. 9.4 показана схема роторного станка для двустороннего сверления отверстия в бобышках поршня 1.

Заготовки устанавливаются на позициях непрерывно вращающегося барабана 2. С двух сторон то этого барабана соосно расположены синхронно вращающиеся с барабаном инструментальные блоки 3. Число инструментов в каждом блоке равно числу рабочих позиций в барабане. В процессе вращения барабана заготовки в зоне А устанавливаются на его рабочие позиции, а зоне Б они автоматически снимаются и подаются в тару. В зоне В, охватываемой дугой 2, происходит сверление отверстий. Быстрый подвод и отвод инструментов в исходное положение происходит в зонах углов α1 и α2.

Точность этих процессов ниже процессов первого класса. Это обусловлено тем, что технологический процесс выполняется при непрерывном движении изделия (в этом случае на точность влияет кинематическая погрешность), и что жёсткость роторного оборудования меньше, чем оборудования дискретного действия. При использовании самоустанавливающихся систем (развёртывание плавающей развёрткой, калибрование отверстий, запрессовка) может быть достигнута такая же точность, как и на оборудовании дискретного действия.

На роторных автоматических линиях легко осуществляются комплексные технологические процессы, включающие механическую и термическую обработку, сборку и контроль качества изделий. Это оборудование, являющееся специальным, дорогим и в большинстве случаев труднопереналаживаемым на выпуск других изделий, применяют для малогабаритных изделий массового производства.

Особенности разработки техпроцессов в автоматизированном производстве:

- автоматизированные техпроцессы включают не только операции механической обработки, но и обработку давлением, термообработку, сборку, контроль, упаковку, а также транспортно-складские и прочие операции;

- требования к гибкости и автоматизации производственных процессов диктуют необходимость комплексной и детальной проработки технологии, тщательного анализа объектов производства, проработки маршрутной и операционной технологии, обеспечения надёжности и гибкости процесса изготовления изделий с заданным качеством. Степень подробности технологических решений должна быть доведена до уровня подготовки управляющих программ для оборудования; Требуется анализ объектов производства, комплексная и детальная проработка технологии до уровня подготовки управляющих программ для оборудования, обеспечение надёжности и гибкости процессов обработки;

Проектирование операций, выполняемых автоматически, включает подробную разработку содержания каждого перехода, последовательность выполнения и возможность совмещения их во времени, выбор оборудования, инструментов и приспособлений, режимов резания. Для каждой операции устанавливают настроечные размеры, и составляется схема наладки; определяется норма времени на выполнение операции и производится выравнивание его заданному такту.

Применяемое оборудование выбирается в зависимости от методов и сложности обработки, размеров детали и масштабов производства. Прежде всего, оно должно обеспечивать выполнение технических требований, предъявляемых к обрабатываемой детали в отношении точности её размеров, формы и качества поверхности. Оборудование должно быть высокопроизводительным и экономичным в эксплуатации.

- возрастает степень интеграции работ, выполняемых различными технологическими подразделениями.

Здесь требуется обеспечить обмен данными между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства. Это означает учёт каждого шага производственного процесса от прибытия сырья до отъезда машины с готовой продукцией заказчику. Также это означает объединение производственных подразделений с офисными – бухгалтерией, техотделом, отделом по работе с клиентами, руководством всех уровней.

Насущные требования по совершенствованию и сокращению сроков технологической подготовки производства вызвали необходимость в принципиально новом подходе к проектированию ТП с использованием САПР.

Повышению эффективности автоматизированной разработки ТП во многом способствует рациональное сочетание типовых и индивидуальных технологических решений на всех стадиях проектирования, а также высокий уровень стандартизации и унификации изделий, оборудования и самих техпроцессов, позволяющих создавать и использовать соответствующие базы данных на основе информационных технологий.

Внедрение гибкой технологии (технологии переналаживаемого производства) с широким использованием компьютерной техники и переналаживаемых средств автоматизации позволяет быстро и эффективно перестраивать ТП на изготовление новых изделий. Последнее весьма актуально в условиях мелкосерийного и серийного производства, преобладающего в машиностроении.

В зависимости от масштабов производства степень автоматизации технологического оборудования может быть различной. Анализ использования оборудования, по данным зарубежных стран (ФРГ, США), показывает, что в мелкосерийном производстве (до 10 деталей в партии) станки работают (основное технологическое время) только 6% от календарного фонда времени, в среднесерийном (11-5000 деталей в партии) - до 8%, в крупносерийном и массовом (более 5000 деталей в партии) - до 22%. В третью смену, выходные и праздничные дни, зачастую и во вторую смену, что составляет от календарного фонда времени 50% и более, станочное оборудование на предприятиях не работает.