3640 ТЕХНОЛОГИЯ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА

 

Введение

 

Учебным планом по специальности 080502 предусмотрен курсовой проект по технологии машиностроительного производства.

Целью и задачами проекта являются закрепление и углубление знаний, полученных студентами при изучении технологических дисциплин. В проекте проводятся: планирование технологической подготовки производства (ТПП); отработка конструкции детали на технологичность; функционально-стоимостной анализ технологического процесса; выбор технологического оборудования; автоматизация инженерно-технических работ по ТПП.

 

1. Общие указания

Студенту выдается индивидуальное задание на проектирование (приложение 1). Исходными данными для проектирования являются:

- комплект конструкторской документации на изделие;

- чертеж детали для отработки ее конструкции на технологичность;

- документация на один из технологических процессов;

- тип производства или годовой объем выпуска изделий;

- варианты заданий по выбору оборудования  (приложение 5).

Результаты выполненной работы по всем разделам   задания необходимо обобщить в пояснительной записке объемом 20…25 страниц формата А4.

Основными разделами пояснительной записки являются: введение, содержащее краткий анализ задания на курсовой проект с указанием возможных путей его реализации; основная часть, содержание которой определяется заданием и включает: планирование ТПП, отработку конструкции детали на технологичность, функционально-стоимостную диагностику одного из технологических процессов, выбор оборудования для технологических операций, выбор объекта автоматизации и постановку задачи для автоматизированного решения, заключение, содержащее краткие выводы по каждому разделу и анализ результатов выполнения задания.

Оформление записки должно в основном соответствовать требованиям, предъявляемым стандартами единой конструкторской документации ГОСТ 2.105-79 и 2.106-68. Все листы записки должны иметь сквозную нумерацию. Номер проставляется в середине верхнего поля листа. Текст должен состоять из разделов, подразделов, пунктов.

Заголовки разделов пишутся прописными буквами, точки в конце заголовка не ставят.

Разделы нумеруются в пределах всей записки, подразделы - в пределах каждого подраздела арабскими цифрами, например "1.2.4" - четвертый пункт второго подраздела первого раздела.

Рисунки и графики обозначают словом "Рис.", нумеруют последовательно арабскими цифрами и сопровождают пояснительной подписью, размещаемой под рисунком. Номер состоит из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, например ''Рис.1.2''.

Таблицы нумеруются в пределах раздела последовательно и подпись ''Таблица" с указанием номера помешают над соответствующим заголовком в правом верхнем углу.

Графические материалы оформляются  на 1...2 листах ф. А1 и содержат материалы по планированию ТПП, диагностике технологического процесса, постановке задачи для автоматизации ее решения.

Библиографический список оформляется в порядке ссылки на источники. Сведения об источниках, включенных в список, необходимо давать в соответствии с требованиями ГОСТ 7.1-84 "Библиографическое описание документа''.

 

2. Планирование ТПП

2.1. Составление перечня работ и расчет их трудоемкости

Основными задачами планирования ТПП являются: определение состава, объема и сроков выполнения работ; равноценное распределение работ между технологическими подразделениями и исполнителями работ; установление оптимальной последовательности и рационального сочетания работ ТПП для достижения минимальной продолжительности цикла подготовки производства; составление сметы на ТПП.

Наиболее распространенным методом планирования  на практике является метод сетевого планирования. Для ускорения построения сетевых графиков и повышения их эффективности на предприятиях разрабатываются типовые сетевые графики ТПП (рис.2.1) с учетом специфики изделий, типа и организации производства. На рис.2.1 приведены следующие события: 1 - конструкторская и технико-экономическая документация на изделие получены; 2 - конструкция изделия технологически отработана; 3 - технологические процессы спроектированы; 4 - оборудование спроектировано;  5 -  оснастка спроектирована; 6 - оборудование и оснастка отлажены;  7 - тех­нологические процессы внедрены; 8 - технология отлажена и фор­мы организации производства улучшены; 9 - окончательные нормати­вы получены; 10 - технологическая готовность производства обеспечена.

 

5

9             10

 

1               2               3                  6

 

 

4                  7                 8

 

 

Рис. 2.1. Пример типовой сетевой модели ТПП

 

Затем на основании типового строится рабочий сетевой гра­фик, который может быть дополнен необходимыми работами (см. табл. П1 приложения 3).

Трудоемкость ТПП может быть определена различными методами:

а) укрупненно:

- методом прямого счета определяется трудоемкость этапов проектирования производственных процессов и разработки техноло­гической документации;

- трудоемкость остальных этапов определяется с использова­нием нормативов структурных коэффициентов;

б) подробно:

- трудоемкость всех этапов определяется методом прямого счета с анализом содержания и объема всех работ.

При укрупненных расчетах трудоемкость этапов ТПП можно определить различными способами.

На первых этапах ТПП, зная состав и объемы конструкторс­кой документации, трудоемкость отдельных этапов рассчитывают с использованием нормативов трудоемкости ТПП на один лист формата А4 конструкторской документации (табл. П2 приложения 3) [1] или по числу чертежей (табл. П3 приложения 3) [6].

Трудоемкость остальных этапов определяется по нормативам структуры (табл. П4 приложения 3) [1].

 

2.2. Расчет продолжительности этапов и численности исполнителей

Продолжительность отдельного этапа тесно связана с трудоемкостью работ и количеством исполнителей, занятых на этом этапе. Продолжительность этапа между событиями i и j можно определить по формуле       Tij = (tij Kg) / (nij Kb S),                                                     (2.1)

где          Tij – продолжительность этапа (в рабочих днях);

tij - трудоемкость этапа, чел.-ч;

S - длительность рабочего дня (при пятидневной рабочей не­деле принимать равной 8,2 ч);

nij - количество исполнителей, одновременно занятых выпол­нением работы;

Kg - коэффициент неучтенных работ (1,1...1,2);

Kb - коэффициент выполнения норм (1,0...1,1).

При планировании хода работ могут быть реализованы различ­ные варианты расчетов продолжительности этапов и численности исполнителей:

1) продолжительности (сроки) работ задаются директивно, тогда по известной трудоемкости этапа определяется необходимое количество исполнителей:

nij = (tij Kg) / (Tij Kb S).                                                        (2.2)

При этом расчетное дробное количество исполнителей  округляется до целого числа;

2) сроки и продолжительность работ директивно не ограничи­ваются, тогда можно предварительно задать количество исполните­лей по этапам и определить продолжительность по формуле (2.1).

Решая вопрос о расстановке исполнителей по работам, необхо­димо учитывать: специализацию работ и их распределение по отделам, цехам, лабораториям; требования к квалификации исполнителей и т.д.

Расчеты продолжительности работ необходимо свести в таблицу (см. табл.2.1).

Таблица 2.1

Сводные расчеты продолжительности работ по ТПП изделия

Содер-жание работы

Трудоем-кость работы, чел.-ч

Шифр работы по графику

Кол-во исполни телей

Продолжитель ность  работы, дней

 

 

 

 

 

2.3. Расчет временных параметров сетевого графика

 

Исходными данными для определения всех временных парамет­ров сетевых графиков служат продолжительности работ Tij.

Ранний срок свершения события j определяется длиной макси­мального из предшествующих событию j путей :

tp(j) = [tp(i) + Tij]max.                                                  (2.3)

Расчет ранних сроков свершения событий начинается с исход­ного события, ранний срок которого условно принимается равным нулю: tр(0)=0. Тогда tр(1) = tр(0) + Т10 и т.д. Для события, имеющего сходящиеся к нему работы, выбирается максимальное tр(j).

Поздние сроки свершения событий рассчитываются от завершаю­щего события сети к исходному. При этом используется правило, что для завершающего события ранний и поздний сроки равны. Пра­вильность расчетов контролируется по значению позднего срока исходного события, он должен быть равен нулю.

Поздний срок свершения события i

tn(i)=[tn(j) – Tij]min ,                                                       (2.4)

т.е. он равен минимальной разности поздних сроков последующих событий и длительности соединяющихся с ними работ.

Резерв времени события i определяется как разность между поздним и ранним сроками его свершения:

Ri = tn(i)-tp(j) .                                                               (2.5)

Последовательность событий, не имеющих резервов времени, определяет топологию критического пути.

Исходное и завершающее события всегда имеют нулевые резервы.

Все некритические пути имеют резервы времени, определяемые разностью между длиной критического и рассматриваемого путей:

R(Li)=T(Lкр)–T(Li).                                                     (2.6)

Полный резерв пути показывает, насколько могут быть увеличены продолжительности всех работ, принадлежащих этому пу­ти.

Работы, находящиеся на критическом пути, резервов времени не имеют. Таким образом, критический путь - это самый длинный путь сетевого графика от исходного до завершающего события.

Схема нанесения информации о событиях и работах на сетевом графике показана на рис. 2.2.

После этого необходимо провести анализ и оптимизацию сете­вого графика в следующих целях: выполнения заданных сроков уз­ловых событий; сокращения продолжительности критического пути;

 

рационального использования людей и выравнивания их загрузки по времени и т. д.

 

 

Наименование работы

(сокращенно)

 

 

 

Рис. 2.2. Графическое изображение параметров

событий и работ

При оптимизации могут быть применены различные методы:

1) перераспределение ресурсов - как временных (использова­ние резервов некритических путей и простое перемещение сроков работ), так и трудовых (перемещение исполнителей с одного этапа на другой);

2) пересмотр топологии сетевого графика: изменение состава работ (расчленение или объединение их), изменение последова­тельности выполнения работ;

3) изменение технологии и организации выполнения работ, пересмотр норм времени и т. д.

При необходимости сокращения продолжительности всей разра­ботки в первую очередь принимаются меры по сокращению продолжи­тельности работ критического пути. Результаты оптимизации представляются в виде второго вари­анта сетевого графика.

 

3. Отработка конструкции деталей на технологичность

Отработка на технологичность конструкции детали для соответствующего способа изготовления может быть выполнена по методике из справочника [6].

Для количественной оценки технологичности конструкции детали  в курсовом проекте используется  комплексный показатель, который  рассчитывается по 14-разрядному технологическому коду детали,

формируемому по конструкторско-технологическому классификатору изделий (деталей) РД 157.7.3003-86.

 

 

 

Структура признаков технологического кода деталей представлена в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Структура признаков технологического кода деталей

Номер признака (разряда кода)

Содержание признака (кода детали)

1

Технологический метод получения, определяющий конфигурацию заготовки

2

Вид материала

3

Объемно-габаритные характеристики

4

Вид дополнительной обработки

5

Уточнение вида дополнительной обработки

6

Вид контролируемых параметров

7

Количество исполнительных размеров

8

Количество конструктивных элементов и поверхностей, получаемых обработкой

9

Количество типоразмеров конструктивных элементов

10

Сортамент материала

11

Марка материала

12

Масса

13

Точность обработки

14

Система размерных баз

 

Фактическое значение комплексного показателя технологичности изделия Kфакт. рассчитывается по формуле

Кi – значение i-го частного показателя техничности;

К1 _ показатель прогресса формообразования (1-й разряд);

К2 – показатель многономенклатурных видов обработки (4-й разряд);

К3 – показатель многономенклатурных видов контроля (6-й разряд);

К4 – показатель унификации конструктивных элементов (9-й разряд);

К5 – показатель точности обработки (13-й разряд);

К6 – показатель рациональности размерных баз (14-й разряд).

Затем определяется значение уровня выполнения требований по технологичности:

 

y – значение уровня выполнения требований по технологичности;

Kфакт – фактическое значение показателя технологичности;

Kбаз – базовое значение показателя технологичности.

За базовое значение показателя технологичности  принимаются нормативные значения показателей технологичности, установленные для соответствующих групп изделий в ОСТ 107.15.2011-86.

Конкретные значения дополнительных показателей технологичности определяются по соответствующим таблицам  в ОСТ 107.15.2010-86.

Таблица 3.2.

Нормативные значения комплексного показателя технологичности детали

Характеристика

деталей

Нормативные значения комплексного показателя

 

Разовое

производство

Повторяющиеся

единицы

Серийное

произ-во

Корпусные детали

0,71

0,74

0,80

Детали СВЧ-трактов

0,65

0,70

0,75

Печатные платы

0,70

0,76

0,82

Прочие детали

0,88

0,90

0,92

 

4. Функционально-стоимостной анализ технологических

процессов

Функционально-стоимостной анализ (ФСА) разработанных технологических процессов (ТП) целесообразно разделить на функционально-стоимостную диагностику ТП и поиск лучшего варианта ТП.

Основные процедуры ФСА ТП выполняются в следующем порядке.

4.1. Построение структурной  модели ТП

 

Структурная модель (СМ) ТП строится по технологической документации и может быть представлена в виде графа. При этом на верхнем уровне представляется объект ФСА в целом, а на последующих - его структурные составляющие, например, процесс – операции – переходы – приемы – движения. Связи между структурными составляю-

 

 

щими соседних уровней представляются в виде дуг графика, а сами составляющие объекта анализа – в виде узлов графика. Структурная модель одного из ТП показана на рис. 4.1.

 

 

ТП удаления защитной маски

фоторезиста

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2.

Выдержать в шкафу

5.2.

Выдер-жать в раст-воре

 

1.2.

Изме-рить объем

6.3.

Из-влечь из шкафа

1.3.

Налить в ванну

 

 

 

Рис. 4.1. Структурная модель ТП

 

4.2. Построение функциональной модели ТП

В ФСА под функцией понимают внешнее проявление свойств какого-либо объекта в данной системе отношений. Функция обычно отвечает на вопрос: "Что должен делать объект?"

При формулировке функций необходимо соблюдать следующие правила: точность, краткость, обобщенность.

Точность - формулировка функции должна отражать действительное содержание объекта (процесса).

Краткость - функция должна быть определена как можно более кратко, лучше двумя словами - глаголом и именем существительным (глагол - в 3-м лице настоящего времени, имя существительное - в винительном падеже). Например: уменьшает вязкость, создает теплопроводность и т.д.

Обобщенность определения функции создает больше возможностей для появления новых решений при ее реализации. Основной акцент при формулировке функций следует делать на те физические и химические преобразования, которые происходят в исходных материалах.

Разнообразные функции, выполняемые объектом, группируют­ся исходя из следующих признаков.

По отношению к объекту как к системе сформулированные функции разделяются на внешние и внутренние.

Внешние функции отражают функциональные отношения между объектом и сферой применения - внешней средой. Внутренние функции определяются составом действий внутри   объекта   и выполняются его элементами.

Среди внешних функций различают главные и второстепенные. Главная функция объекта определяет назначение, сущность и смысл существования объекта в целом. Второстепенная функция отражает побочные цели его создания, обеспечивает удобство и безопасность пользования и т. д.

Среди внутренних функций различают основные и вспомогательные. Основные функции создают необходимые условия для осуществления главной функции. Вспомогательные функции способствуют реализации основных, обеспечивают их.

При описании функций операций, переходов наряду с полезными указываются и вредные, и бесполезные действия   с помощью постановки следующих вопросов:

 

Необходима ли данная функция в реализации соответству­ющей основной?

Можно ли обойтись без данной функции, не ухудшая качества процесса?

После формулировки функций проводится их классификация и группировка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.4.2. Функционально-структурная модель ТП

 

По уровню иерархии функции представляются в виде графической функциональной (ФМ) модели, являющейся основной частью функци­онально-структурной модели (ФСМ) (рис.4.2). На верхнем уровне модели расположены главная и второстепенная   функции,   на следующем уровне - основные функции, далее – вспомогательные.

Каждой функции присваивается соответствующий индекс в зависимости от уровня ФМ, например F1, f11, f212.

Для определения иерархии функций их записывают на отдельные карточки и проводят их сортировку. При этом функцию, которая отвечает на вопрос "почему?", относят к функциям более высокого уровня, а те функции, которые по отношению к данной отвечают на вопрос "как?", относят к более низкому уровню.

 

4.3. Определение значимости функций

Определение значимости функций выполняется для осущест­вления перехода от затрат Sj на структурные компоненты к затра­там на функции, для сопоставления затрат на функции с их значимостью при построении функционально-стоимостных диаграмм (ФСД).

Для расчета значимости функций определяются свойства изделия, формируемые анализируемым ТП. При этом используются требования технических условий, стандартов или требования последующих процессов обработки. Экспертным методом (приложение 5) устанавливается коэффициент весомости (степень важности с точки зрения потребительских свойств изделия)  для каждого i-го свойства (ГОСТ 23554.0 – 79, ГОСТ 23554.1-79). Нормирующим  условием  при  оценке коэффициентов весомости βi свойств является равенство

n

Σ βi=1,  где n - количество свойств.

i=1

Затем экспертным путем устанавливается степень участия каждой функции в формировании свойств изделия rij, где j=1,m; m - количество функций, расположенных на одном уровне ФМ.

Чем большее количество свойств с большей весомостью зависит от данной j-й функции, тем более высокой будет ее значимость:

n

q j = Σ r ji βi , j=1,m.

i=1

Нормирующим условием при оценке значимости функций, имеющих одну общую вершину, т.е. реализующих одну функцию вышестоящего уровня, является равенство

k

Σ q j = 1,

j=1

где k - количество функций данного уровня, имеющих общую вершину на вышестоящем уровне ФМ.

Порядок оценки значимости элементов ФМ следующий: опреде­ляется значимость главных и второстепенных функций (внешних), а затем основных и, наконец, вспомогательных.

Значимости функций и номера свойств, в формировании которых участвует данная функция, проставляются на ФМ рядом с соответствующими функциями (рис. 4. 3).