автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Метод групповой обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием быстропереналаживаемых приспособлений

•''- у

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Цицорина Александра Юрьевна

МЕТОД ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЫСТРОПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ

ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель заслуженный машиностроитель РФ, кандидат технических наук, профессор Мосталыгин Г.П.

Курган -1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................4

1. АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ В ОБЛАСТИ ГРУППОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ....................................................8

1.1. Основные принципы и этапы развития группового

производства в машиностроении.....................................................8

1.2.Анализ методов группирования деталей для их

изготовления по групповой технологии на станках с ЧПУ....................11

1.3. Особенности проектирования групповых приспособлений..................34

1.4.Определение эффективности использования изготовления

деталей по групповой технологии на станках с ЧПУ............................38

1.5.Выводы....................................................................................47

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГРУППИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПО ГРУППОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

НА СТАНКАХ С ЧПУ....................................................................50

2.1.Классификация деталей при организации группового

производства деталей на станках с ЧПУ...........................................51

2.2.Системная модель группирования деталей.......................................63

2.2.1.Стано к..............................................................................66

2.2.2.Приспособлени е..................................................................75

2.2.3. Инструмент........................................................................82

2.2.4. Деталь...............................................................................82

2.2.5 .Исполнитель.......................................................................89

2.3.Вывод ы....................................................................................89

3. МЕТОД ГРУППОВОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ НА СТАНКАХ С ЧПУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЫСТРОПЕРЕНАЛАЖИВАЕМЫХ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ.....................91

3.1.Структура базы данных...............................................................91

3.2.Определение объектов группирования............................................93

3.3 .Выбор характерных деталей - представителей

для создания групп....................................................................104

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРУППОВЫХ ОПЕРАЦИЙ

В КОНКРЕТНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ......................120

4.1.Проектирование групповых наладок для обработки

выявленных характерных деталей - представителей групп...............120

4.2.Расчет условно - годовой экономии при сравнении затрат от внедрения групповых станочных приспособлений с

базовым вариантом....................................................................130

4.3.Укрупненный расчет основного технологического оборудования для проектирования групповых

операций обработки деталей на станках с ЧПУ................................132

4.4.Информационные модели в технологической

подготовке группового производства.............................................141

4.5.Результаты расчета чистого приведенного дохода при внедрении группового метода изготовления

деталей на станках с ЧПУ............................................................152

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ....................................................................154

ЛИТЕРАТУРА.................................................................................156

ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................................................166

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Научно-технический прогресс в машиностроении характеризуется частой сменой объектов производства, значительным усложнением их конструкций и непрерывным совершенствованием технологии их изготовления. Обновление производственных фондов путем широкого внедрения передовой техники, прогрессивных технологических процессов и гибких производств позволит обеспечить повышение производительности труда, возможность оперативно перестраиваться на выпуск новой продукции, получение значительного экономического и социального эффекта. Успешное решение этих задач невозможно без использования высокоавтоматизированного оборудования, каким являются станки с числовым программным управлением. Идея ЧПУ в значительной степени расширила технологические возможности станков, позволила создать станки для обработки самых сложных заготовок. Современные социально-экономические условия в нашей стране выдвигают задачи непрерывного совершенствования и обновления выпускаемой продукции.

Создание новых изделий осуществляется в процессе технической подготовки производства, одно из ведущих мест в которой занимает технологическое направление.

Рациональная организация технологической подготовки производства (ТПП) в значительной степени определяет эффективность производства новых изделий.

Одним из путей оптимизации цикла ТПП является внедрение в практику предприятий метода групповой обработки, который позволяет повысить ее организационно-технический уровень, при этом значительно снижаются трудоемкость обработки, затраты материалов и денежных средств.

Применение метода групповой обработки, в основе которого лежит классификация объектов производства, непосредственно связано с

унификацией конструкции деталей и их элементов и как ее следствие - с унификацией технологических решений. Унификация технологических решений является основой для снижения трудоемкости ТПП для станков с ЧПУ, а также одним из необходимых условий успешного применения вычислительной техники для их автоматизации.

Однако метод групповой технологии до сих пор не имеет широкого внедрения на машиностроительных предприятиях нашей страны, что объясняется следующими причинами:

1. Низкая автоматизация технологической подготовки производства.

2. Недостаточная подготовленность предприятий к использованию станков с ЧПУ, которые являются дорогостоящим оборудованием.

3. Недостаточное внимание к разработке и использованию системы управления эффективным использованием станков с ЧПУ.

4. Отсутствие системы автоматизированного кодирования деталей.

Различные аспекты вопроса групповой технологии, в том числе и

групповой технологии обработки деталей на станках с ЧПУ, рассмотрены в работах Митрофанова С.П., Маталина A.A., Петрова В.А. и других.

Между тем, ряд вопросов, касающихся проблемы использования метода групповой технологии на станках с ЧПУ, изучен еще недостаточно. Так, например, среди множества разработанных методик нет практически приемлемой методики группирования деталей для их обработки по групповой технологии на станках с ЧПУ, большинство созданных методик ориентированны на универсальное оборудование и разработаны, в основном для приборостроения.

В настоящее время, в условиях конверсии, быстрым изменением экономических условий, появилась необходимость перехода предприятий на групповой метод обработки деталей на станках с ЧПУ.

Указанными обстоятельствами обусловлена тема данной работы, которая посвящена разработке вопроса внедрения метода групповой обработки на станках с ЧПУ.

Целью работы является разработка метода групповой обработки деталей на станках с ЧПУ с использованием быстропереналаживаемых приспособлений, позволяющего повысить качество решений по технологической подготовке производства, производительность обработки и коэффициент загрузки оборудования.

Научная новизна.

На основе разработанной системы конструкторско-технологического кодирования деталей (СКТКД), разработан метод группирования деталей для групповой обработки на станках с ЧПУ, в основу которого положен принцип разбивки деталей на размерные группы, позволяющий обработать на одной деталеоперации детали различных классов с применением одного и того же быстропереналаживаемого приспособления.

Установлен порядок выбора объектов группирования на стадии технологической подготовки производства.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились на базе научных основ технологии машиностроения, основных положений системного анализа и синтеза, с широким применением вычислительной техники.

Практическая ценность.

1. Выявлены информационные связи между элементами системы группирования деталей для их обработки на станках с ЧПУ.

2. Разработанная система конструкторско-технологического кодирования деталей применима на любых предприятиях машиностроения.

3. Предложены методы:

группирования деталей для обработки по групповой

технологии на станках с ЧПУ с использованием

быстропереналаживаемых приспособлений;

укрупненного расчета станкоемкости и количества оборудования для отдельных деталеопераций.

4. Разработаны графические информационные модели для технологической подготовки группового производства.

Реализация работы. Результаты работы внедрены на машиностроительном предприятии ОАО "Русич" (Курганский завод колесных тягачей им. Д.М.Карбышева). Разработанные методы используются в учебном процессе кафедры "Технологии машиностроения" Курганского государственного университета при преподавании дисциплин "Основы технологии производства машин" и "Проектирование автоматизированного механосборочного производства".

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и были одобрены на объединенном научном семинаре технологических кафедр КГУ. Основные положения работы докладывались на VI Международном симпозиуме "Теория реальных передач зацеплением", г. Курган (1997 г.), на региональной научно-технической конференции в г. Тюмень (1997 г.) и на Всероссийской молодежной научно-технической конференции в г. Уфа (1998 г.).

Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано 12 работ.

Структура и объем работы: Работа изложена на 107 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав и основных выводов, содержит приложения, 23 рисунка, 15 таблиц и список литературы из 100 наименований.

1.АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ В ОБЛАСТИ ГРУППОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ

НА СТАНКАХ С ЧПУ

В настоящее время перед машиностроительной промышленностью одной из первостепенных задач является непрерывное совершенствование и обновление выпускаемой продукции. Отмеченное обстоятельство диктует необходимость широкого использования металлорежущих станков с ЧПУ, а также организации группового производства. Это положение отмечается всеми исследователями, в той или иной степени занимающимися вопросами групповой технологии обработки деталей на станках с ЧПУ.

Изготовление деталей по методу групповой обработки на станках с ЧПУ является наиболее эффективным способом для снижения трудоемкости и рабочего времени. Однако при решении вопроса использования этих станков в производстве неизбежно приходится сталкиваться с проблемами бессистемности отбора деталей, малым количеством или полным отсутствием применяемых унифицированных технологических решений, с отсутствием специальных рабочих мест. Внедрение метода групповой обработки деталей на станках с ЧПУ позволяет устранить эти и многие другие недостатки, присущие единичной форме технологической подготовки производства. Значительная стоимость станков с ЧПУ и высокая трудоемкость разработки управляющих программ заставляет внимательно подходить к решению вопроса группирования деталей для их изготовления на станках с ЧПУ.

1.1. Основные принципы и этапы развития группового производства в

машиностроении

Групповое производство является передовой и прогрессивной в технико-экономическом отношении формой организации производственных процессов

в условиях предприятий серийного, мелкосерийного и единичного выпуска продукции, основанной на предметной специализации призводственных систем и унификации технологии.

Групповое производство характеризуют два отличительных принципа организации. Первый из них утверждает предметную или в высшей ее форме подетальную специализацию производственных систем (цехов, участков, и многономенклатурных поточных линий), а следовательно, определенную пространственную и временную концентрацию производства однородных предметов труда. Второй - унификацию технологических процессов изготовления сосредоточенных в данной системе однородных предметов труда, а следовательно, определенную концентрацию необходимых для этого средств труда и их специализацию, В условиях группового производства на этой основе в наиболее полной мере могут быть соблюдены и все другие известные принципы рациональной организации производственного процесса -пропорциональность, ритмичность и что особенно важно, непрерывность и автоматичность.

В числе первых работ по вопросам групповой технологии и группового производства следует указать монографии проф, С.М.Митрофанова [4, 26], освещающие вопросы организации технической подготовки серийного, мелкосерийного и единичного производства на базе использования методов групповой технологии. Широкий круг вопросов теории и практики технологии машиностроения и приборостроения, нормализации технологических процессов, методы их классификации, принципы проектирования и выбора оптимального варианта технологии с помощью вычислительных машин, проектирования группового оснащения и многопредметных поточных и автоматизированных линий, а также нормирования, организации, планирования и диспетчирования серийного производства рассмотрен в одной из последних фундаментальных работ автора [28]. При исключительно тщательной систематизации и обобщении технических и технологических задач подготовки

и организации группового производства, имеющих большое научное и практическое значение, трактовка вопросов собственно организации и планирования производства в этой работе является по существу полезно сопутствующей, подчеркивающей важность и необходимость органической увязки в решении задач технологии, организации и управления производства, и далеко не охватывает всего возникающего при этом комплекса организационно-плановых и экономических проблем.

Попытки систематизированного изложения методов и проблем собственно групповой обработки предприняты в работе Л.Я.Бельченко и Г.Г.Яценко [29], Е.К.Иванова [30] и И.Г.Гавриленко [31]. В указанных работах, несмотря на употребление термина "группового производства", ни в коей мере, однако, не затрагиваются вопросы планирования и организации последнего как прогрессивной формы современной организации производственных систем.

Локальные решения задач расчета с помощью ЭВМ основных параметров многономенклатурных потоков и участков, а также графиков их работы разработаны и освещены в трудах проф. Ф.И.Парамонова [32,33].

Значительная часть других работ посвящена рассмотрению вопросов конструктивно-технологической классификации деталей, являющейся основой решения многих задач совершенствования конструкторской, технологической, материальной и организационной подготовки группового производства.

В наиболее многочисленной группе работ - по опыту внедрения групповой технологии - следует указать на сборники статей Всероссийских совещаний по групповой обработке деталей [34, 35], а также на сборники ЦНТЭИ по опыту применения в механосборочных [36] и заготовительных цехах [37] машиностроительных заводов. Всем этим работам присуща целенаправленность содержания на показ решений и достигнутых результатов по внедрению групповой технологии на предприятиях и лишь в [35] иллюстрируются примеры, обобщаются итоги развития и принимаются

рекомендации по дальнейшему широкому распространению на предприятиях многопредметных поточных линий на базе групповой технологии.

Одна из попыток комплексного решения задач групповой технологии, организации и планирования производства была осуществлена на заводе Ленполиграфмаш [38, 39].

В работах [41, 42] изложен ряд весьма полезных для инженерной практики методических и инструктивных материалов по технологической подготовке и организации групповых поточных линий, методикам классификации деталей [40, 43 и др.] и определения объемов внедрения групповой технологии по трудоемкости [44], указания по нормированию при групповой обработке деталей и др.

Оценивая имеющиеся в рассматриваемой области публикации, следует отметить, что более 80% всех работ освещают сугубо комплекс вопросов групповой технологии. Характерная особенность второй части (научно-практическая литература по групповому производству) состоит в том, что авторы этих работ раскрывали отдельные аспекты проблемы, локальный опыт предприятий, достигнутые результаты и показатели эффективности.

1.2. Анализ методов группирования деталей для их изготовления по групповой

технологии на станках с ЧПУ

Вопросами теории и практики группирования деталей для их изготовления на станках с ЧПУ посвящен ряд работ [1-25, 54-59 и др.].

Проведенный анализ научно-технической и экономической литературы в области групповой технологии изготовления деталей на станках с ЧПУ показал, ч