Технические науки/12.Автоматизированные системы
управления на производстве
УДК 621.7: 658.5
Д.т.н. проф. Пуховський Є.С.
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
Студ. Савенков Б.А.
Національного технічного університету України
«Київський політехнічний інститут»
Типізація поверхонь як інструменту для уніфікації технологічних об’єктів та
рішень
Вступ.
Собівартість
виготовлення замовлень, стоїть на першому місці у сучасних підприємствах
України, її скорочення та швидкість реалізації починаючи від технічного
завдання (ТЗ) до готової продукції має бути мінімально можливою. Одиничним та
малосерійним виробництвом займається більше 60 відсотків сучасних Українських
підприємств. Аналіз собівартості виготовлення замовлення напряму залежить від
проектування технологічного процесу (ПТП). В таких умовах виробництва для ПТП
найкраще переходити на груповий тип виробництва, та використовувати групування
і уніфікацію технологічних об’єктів та рішень.
Аналіз наукових досліджень.
Дослідженнями в області
групового виробництва займаються видатні вчені як С.П. Митрофанов [1], Є.С. Пуховський [5], Ф.С. Демьянюк[9], та продовжують вчені за допомогою сучасних
технологій С.К. Сисоев, А.С. Сисоев, В.А. Левко [2], А.В. Петухов [3]. Аналіз сучасного стану автоматизації проектування
технологічних процесів на підприємствах України наведено в роботах
Гільмутдінова Ш.А. [6], Волкова
В.П. [7] та інших. Питаннями створення та аналізу єдиного інформаційного простору підприємства активно
займається Юрчишин І.І. [8]. Але досі жоден з авторів не почав використання
інформаційних моделей у своїх працях, а інформаційними моделями [4] в сучасному програмному забезпеченні оснащені такі
системи як Autodesk Inventor, та модуль Product and Manufacturing Information (PMI) у NX Siemens [10].
Виклад основного матеріалу роботи.
Для кожної предметної
галузі існують свої прикладні проектні завдання. У загальному випадку – це
створення баз даних по елементам конструкцій та технологіях виготовлення,
уніфікації, типізації та формалізації проектних задач, розробка класифікаторів
типових проектних процедур, технологічних регламентів, алгоритмів та програмних
засобів, які реалізують методи в технологічній підготовці виробництва.
Науково-технічний
прогрес вимагає створення елементів конструкції все більш складної
конфігурації. В свою чергу це викликає до зростання витрат часу та коштів на
технологічне забезпечення. В зв’язку з цим набуває актуальності завдання
технологічної уніфікації.
Сучасний стан розвитку
інформаційних технологій дозволяє створення новітніх систем автоматизованого
проектування технологічних процесів (САПР ТП). Праці багатьох вчених впиралися
у введення початкових даних до своїх систем, цю проблему було вирішено за
допомогою комплексної інформаційної моделі [4,10].
Як всім відомо завдання,
які вирішує технолог є розрахункові та не розрахункові [3]. В таблиці 1
розписані завдання в більш розгорнутому вигляді. Отже, для розрахункових завдань
маємо формули та дані за якими нескладно створити алгоритм та відповідне
програмне забезпечення (ПО). А ось з не розрахунковими на сьогоднішній час
маємо деякі проблеми, наприклад вибір схеми базування, послідовності виконання
операцій, виконання переходів у операції. З іншими видами не розрахункових
завдань на сьогоднішній день можна знайти вихід за допомогою баз даних та
уніфікації по конкретному підприємству з інтеграцією майбутньої САПР ТП.
Таблиця 1 – Розрахункові
та не розрахункові завдання
|
Розрахункові |
Нерозрахункові |
|
-
Припуски на обробляння -
Технологічні розміри -
Режими різання -
Норми часу -
Витрати матеріалів |
-
Тип обладнання -
Вид інструменту -
Тип встановлення деталі -
Вибір виду заготованки |
|
-
Метод обробляння -
Призначення схеми базування -
Формування складу операцій -
Послідовність виконання операцій -
Визначення послідовності виконання переходів |
В кожному із вищезазначених завдань технолог шукає
певний логічний вибір. Наприклад призначення методів обробляння для отвору з
різьбою. Технолог має перелік вже використовуваних методів. Чорнове обробляння
– свердління, розсвердлювання, зенкування, розточування, нарізання різі;
чистове – розвертання, розточування, протягування, шліфування, хонінгування
різі.
При проектування ТП використовуються три рівня
технологічної уніфікації:
1)
Типізація маршруту обробляння окремих (елементарних)
поверхонь, таких як площина, циліндр, конус, тор, сфера;
2)
Типізація маршруту обробляння комбінацій поверхонь (пази,
кармани, стінки, отвори (зокрема комбіновані), фаски та ін..);
3)
Комплексна типізація ТП обробляння в цілому.
Робота по типізації ТП на будь-якому рівні повинна
починатися з класифікації деталей, комбінаціями поверхонь та елементарних поверхонь. Також слід
відмітити, що кількість типів повинна бути якомога менша.
Рисунок 1 –
Варіанти обробляння за відповідними характеристиками поверхонь
Призначення попередніх варіантів обробляння за
всіма існуючими поверхнями дозволить на початкових етапах підрахувати
собівартість виготовлення продукції. Даний варіант побудови початкового ТП
дозволяє скорочувати час на технологічну підготовку виробництва.
Після призначення попередньої собівартості, та
отримання дозволу на впровадження замовлення можемо рухатися до наступного
рівня технологічної уніфікації, а саме типізація маршрутів обробляння
комбінацій поверхонь.
Багато сучасних CAM систем (FeatureCAM, NX, MasterCAM та ін.)
обладнані модулями розпізнавання типових елементів (отвори, пази, кармани,
стінки та ін.). Після попереднього визначення ТП на обробляння, не буде важко скориставшись
можливостями сучасних модулів розпізнавання та згрупувати елементарні поверхні
у уніфіковані комплекси.
Розпізнані типові елементи дозволять сформувати
блоки операцій, встановити послідовність операцій та переходів за принципом
показаним на Рис.2.
Рисунок 2 –
Послідовність операцій та переходів
Після
групування елементарних поверхонь у типові елементи уточнюється кінцева
собівартість. Також отримуємо готовий ТП для оброблення на верстатах з ЧПК.
Дана послідовність побудови дерева технологічних
елементів може бути застосована здебільшого для груп так званого 2.5D фрезерування
та токарного обробляння. Побудова ТП для більш складних форм потребує втручання
людини у послідовність операцій та переходів, на собівартість вплив є
опосередкований, тобто собівартість все одно буде порахована.
Рисунок 3 –
Схема побудови ТП
На Рис.3 зображена схема за допомогою якої
сучасний технолог може ефективно, економлячи час на підготовку виробництва, в умовах
одиничного та малосерійного виробництва визначати собівартість та підгодовувати
попередній ТП на виготовлення замовлень. Даний варіант підготовки ТП неможливий
без використання інформаційної моделі виробу.
Висновки.
В результаті проведення досліджень уніфікаційних
можливостей для групування технологічних об’єктів та рішень, було встановлено
наявність слабкого місця у використанні сучасних технологій для підготовки
виробництва. Наразі САПР системи тримаються застарілих принципів проектування
ТП та підрахунку собівартості в результаті. Запропонований варіант зміни самої
структури побудови новітньої САПР ТП допоможе економити час на підготовку
виробництва, та в перспективі зменшить вплив людини. Типізація, як елемент
уніфікації знайде широке застосування на багатьох підприємствах, як одиничного
так і серійного типу, у САПР ТП та у перспективі може вирости у повноцінну PDM
систему. Заплановано детальне опрацювання поетапного розгляду уніфікації та
групування для подальшого використання у проектування новітнього підходу у САПР
ТП, та розроблення відповідного програмного забезпечення.
Список використаних
джерел:
4.
Фіранський В.Б., Мельник О.О., Савенков Б.А. Аналіз інформаційної моделі вихідних даних для систем
автоматизованого та автоматичного проектування технологічних процесів
механічного оброблення деталей, Міжнародний науковий журнал «Технологічні
комплекси» №1 (7) 2013, Секція «Розвиток технологічних комплексів у різних
галузях виробництва», Видавець: «Луцький Національний Технічний
Університет», (Луцьк, Україна), С.132-136.
5.
Пуховский Е.С. Технологические основы гибкого автоматизированного производства, Учеб.
пособие. — К.: Вища шк. Головное изд-во, 1989. — 240 с.: 87 ил.— Библиогр.: 35
назв.
ISBN 5-11-001340-3.