2. A GYÁRTÁSI FOLYAMAT TERVEZÉSÉNEK ALAPJAI Gyártástervezés alatt a gyártás fő- és segédfolyamatainak tervezését értjük, mégpedig olyan mélységben, amilyen a gyártórendszer tervezéséhez és a gyártás szervezéséhez szükséges. A gyártás technológiai folyamatainak tervezése gyártás tárgyának tulajdonságát közvetlenül befolyásoló állapotváltozási folyamatok tervezésére irányul. Technológiai előtervezés: technológia-helyességi vizsgálata, előgyártmány megválasztása és tervezése, ráhagyás számítás. t Előgyártási technológiák tervezése: az előgyártmánygyártás technológiai folyamatainak tervezése. Forgácsolással előállítható alkatrészek technológiai folyamatainak tervezése. A gyártmányszerelés technológiai folyamatainak tervezése.
TERMELÉSIRÁNYÍTÁS KÉSZLETGAZDÁLKODÁS GYÁRTÁSI FOLYAMATIRÁNYÍTÁS ELŐGYÁRTMÁNYGYÁRTÁS TECHNOLÓGIAI FOLYAMATAINAK TERVEZÉSE ALKATRÉSZGYÁRTÁS TECHNOLÓGIAI FOLYAMATAINAK TERVEZÉSE SZERELÉS TECHNOLÓGIAI FOLYAMATAINAK TERVEZÉSE TECHNOLÓGIAI ELŐTERVEZÉS GYÁRTÁSTERVEZÉS VÁLLALATIRÁNYÍTÁS KONSTRUKCIÓS TERVEZÉS 2.1. ábra A technológiai tervezés főbb területei és kapcsolata a környezetével
2.1. A gépgyártástechnológiai folyamatok tervezésének fő szakaszai A gyártás műszaki előkészítésének és irányításának kapcsolatait jól mutatja a 2.2. ábra.
OPERATíV IRÁNYíTÁS (finom programozás) másodlagos optimálás művelettervek TERMELELÉS ÜTEMEZÉS (heti, havi) műveletirányítási lap TERMELÉSTERVEZÉS (éves, negyedéves) T E R M E L É S I R Á N Y í T Á S = P P S = gyártmánytervezési igény gyártmány, részegységek,alkatrészek leírása alkatrész előgyártmány,fő gyártási eljárások alkatrészgyártási feladat leírása műveleti sorrendváltozatok optimális sorrend TECHNOLÓGIAI ELŐTERVEZÉS MŰVELETI SORREND TERVEZÉS MŰVELET- ÉS MŰVELETELEM TERVEZÉS ADAPTÁLÁS, POSZTPROCESSZÁLÁS technológiahelyes konstrukció kialakítása készüléktervezési igény készülék leírása szeszámtervezési igény szerszám leírása G Y Á R T M Á N Y K É S Z Ü L É K S Z E R S Z Á M K O N S T R U K C I Ó S T E R V E Z É S = C A D = 2.2. ábra A gyártás műszaki előkészítésének és irányításának információs kapcsolatai T I R = technológiai dokumentáció gyártási program és dokumentáció GYÁRTÓRENDSZER (üzem, műhely, gyártósor) = CAM = IGYR = jelentés a gyártási program végrehajtásáról
Műveleti sorrendtervezés: megmunkálási igények feltárása; befogási sémák meghatározása; gyártóberendezések kiválasztása, az egyes berendezéseken végrehajtandó megmunkálási feladatok kijelölése. (műveletek és végrehajtási sorrendjük meghatározása), technológiai változatok képzése, optimális változat kijelölése (esetleg TIR-rel együttműködve). műveletközi méretek, ráhagyások meghatározása; befogókészülékek választása, tervezési igény megfogalmazása; MŰVELETI SORRENDTERV (2.3. ábra) szerkesztése.
Művelettervezés: műveletelemek kijelölése (generálása); műveletelemekhez szerszámok választása (esetleg szerszámtervezési igény megfogalmazása); műveletelemek végrehajtási sorrendjének meghatározása; szerszámelrendezés tervezése; MŰVELETTERV szerkesztése (2.4. ábra). Műveletelem-tervezés: forgácsolási paraméterek meghatározása; szerszám mozgásciklusok tervezése; normaidők számítása. Adaptálás, posztprocesszálás: technológiai dokumentáció szerkesztése; NC-CNC vezérlőprogramok kódolása.
A technológiai tervezés és nyilvánvalóan a technológiai dokumentáció részletessége függ: a gyártás tömegszerűségétől; a gépkezelő képzettségétől; a gyártóberendezés automatizáltsági szintjétől; a munkadarab méretétől, a nyersdarab értékétől; a gyártás szervezettségi szintjétől.
2.3. ábra Műveleti sorrendterv Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
2.4. ábra Műveletterv (részlet) Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
A gyártás tömegszerűségének növekedésével növekszik a technológiai dokumentáció részletessége. Tömeggyártásnál részletes, műveleti utasítás szintű dokumentációt dolgoznak ki. Szerszám/készülék szerkesztését kérő lap NC-CNC vezérlőprogram
Gyár: DIGÉP Munkadarab jele: Rajzszám: 26-223 C02-1 Művelet jele: Szerszám vagy készülék megnevezése: Vázlat Szerszám vagy készülék szerkesztését kérő lap Munkadarab megnevezése: Íveltprofilú csiga Művelet megnevezése: Köszörűkorong lefejtés Folyószám: Műveleti utasítás száma: Gyártási jel: 26-223 C02-1/SZ1 rajzszámú lefejtő készülék, [30] alapján. 2.5. ábra Szerszám vagy készülék szerkesztését kérő lap Műszaki előírás, magyarázat: A gyémántceruza helyzetbeállítása biztosítja a tengelymetszeti körívprofilt ( ax.és K paraméterek állíthatóságával). A gyémántceruza csúcsa a kengyelben levő furathoz képest excentrikusan helyezkedik el,. ezáltal a csúcs pontosan a lefejtendő köszörűkorong tengelye és a készüléket befogó csúcsok tengelye által meghatározott síkban van. ( lehúzó lefejtés szerint ) a megnevezése Munkagép leltári száma Szerszám vagy készülék rajzszáma: 26-223 C02-1/SZ1. Egyszerre befogott vagy legyártott darabok száma: 1. Készítendő szerszám vagy készülék darabszáma: 1. b c d Kiállította: Hornyák Beatrix változatban Kelet: 1985 május 06 Ellenőrizte: Szerszám vagy készülék jele, száma: Kelet: 1985 május 06. Kapja példány osztály Összes munkadarabok száma: Mérési eljárás: Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés
A tervezés egyes feladatai valós időben, a gyártás során is megoldhatók, ilyen pl. CNC-ben: a szerszámpálya generálása; a forgácsolási paraméterek meghatározása. 2.1.1. A technológiai tervezés sajátosságai, néhány fogalom, alapelv a.) Több megoldás lehetséges. Közülük kiválasztható a legkedvezőbb (optimális). b.) A technológusi tudás receptek modellek intuitív c.) A technológiai tervezés többlépcsős iterációs folyamat d.) A technológiai döntések fokozatos illesztésének
e.) Ökölszabályok a bázisfelületek megmunkálása megelőzi a többi felületét; a hordozófelület megmunkálása megelőzi a hordozottét; a nagy kiterjedésű felületek megmunkálása megelőzi a kicsikét; a durva (nagyoló) megmunkálás megelőzi a finommegmunkálást simítást. f.) Bázisváltások minimalizálásának elve g.) Munkadarab felületek típusai szabad felületek; melyek nincsenek megmunkálva megmunkált felületek bázis - és szorítási felületek technológiai felületek h.) Felületcsoport i.) Alkatrész a felületcsoportok rendezett halmaza
1. Előgyártás Előgyártmány előállítása és hőkezelése 2. Nagyolás Felesleges ráhagyás eltávolítása 3. Hőkezelés I. Nemesítés vagy feszültségmentesítés 4. Félsimító megmunkálás I. Megm.pontosság IT11-IT12, Ra > 2.5 5. Hőkezelés II. Cementálás. 6. Félsimító megmunkálás II. A cementálni nem kívánt felületekről a cementált réteg eltávolítása. 7. Hőkezelés III. Edzés vagy nemesítés. 8. Simító megm. I. Megm. pont. IT7-IT10, Ra > 0.63 9. Hőkezelés IV. Nitridálás vagy feszültségmentesítés. 10. Simító megm. II. A nitridálni nem kívánt felületek köszörülése. 11. Simító megm. III. IT6-IT7, Ra > 0.32 12. Felületkezelés Krómozás, nikkelezés, stb. 13. Befejező megmunkálás Ra = 0.08-0.04
2.6. ábra Példa a technológiai felületekre
2.7. ábra Munkadarab felületei
Hordozófelület vagy főelem Hordozott felület vagy mellékelem 2.8. ábra A felületek hierarchiája
2.1.2. Generatív, félgeneratív, típustechnológiai, tudásbázisú vagy szakértői rendszer tervezési elv Generatív elv, vagy többlépcsős (többfázisú) iteratív tervezési elv A technológus a feladat megoldását egy olyan terv létrehozásával keresi, melynél lépésről lépésre dönt a következő tervezési elemről. A számítógépes megvalósítását nevezik generatív elvnek. Variogeneratív (félgeneratív) elv A vezér-, vagy reprezentáns alkatrészre kidolgozott technológiai folyamattervből alakul ki a konkrét alkatrész gyártásához alkalmazható technológiai terv.
2.1.3. Az alkatrészgyártás technológiai folyamatának a kidolgozása [9] Művelettervek és műveleti utasítások kidolgozása. A művelettervezéskor nem elégséges külön-külön vizsgálni az alkatrész egyes felületeit és ezek megmunkálási módozatait, hanem az alkatrészt is, a technológiai folyamatot is teljességében kell tanulmányozni. A művelettervezéskor végzendő vizsgálatok tárgy- és ismeretkörök szerinti csoportosítását a 2.1. táblázatban találjuk.
2.1. táblázat Az alkatrész és a munkamenet vizsgálatai 1. geometriai vizsgálatok 2. technológiai vizsgálatok 3. gazdaságossági vizsgálatok 4. a megmunkálás vizsgálata a termelési kapacitások és program előírások szempontjából a) A gyártmánykonstrukció gyártásgeometriai helyességének vizsgálata b) A származék (gyártási) méretlánc vizsgá-lata c) A tűrések betarthatóságának vizsgálata d) A ráhagyások számítása e) A műveleti méretek és tűrések megállapítása a) A gyártmánykonstrukció gyártástechnológiai helyességének vizsgálata b) A műveletek megválasztása és a műveleti sor-rend megállapítása c) A művelet végrehajtásának meghatározása d) A forgácsolási adatok megállapítása a) A gyártmánykonstrukció gyártásgazdaságosságának vizsgálata b) A gyártás gazdaságos tömegszerűségének vizsgálata c) A gép és a gyártási eszközök megválasztásának gazdaságossági vizsgálata d) A munka szociális körülményeinek vizsgálata
2.1.3.1. Az alkatrész és a munkamenet geometriai szempontok vizsgálata Gyártásgeometriai helyességének vizsgálata a következő: a) A fentiekkel egyidőben ellenőrzi a szerkesztési méretláncot és tűréseket, megadásuk helyességét, megállapítja, mely felületek használhatók fel főbázisokként, mely szerkesztési méreteket lehet technológiai méretekként felhasználni. b) A származék (gyártási) méretlánc vizsgálata. A bázisok megválasztásakor a művelettervező megállapítja a helyzetmeghatározás és a szorítás módját, a méretek mérésének módját és eszközeit. Vigyáz arra, hogy ezek biztosan, de kényelmesen végezhetők legyenek. a) A tűrések betarthatóságának vizsgálata, bár geometriai jellegű számítás, csak a technológiai vizsgálatokkal egyidőben végezhető. Sok esetben a tűrések betarthatóságának vizsgálata visszahat a technológiai adatok megváltoztatására és fordítva. b) A ráhagyások számítása a megmunkálási és helyzetmeghatározási hibák ismeretében lépésről lépésre végezhető.
2.1.3.2. Az alkatrész és a munkamenet technológiai vizsgálatának menete a) A gyártmánykonstrukció gyártástechnológiai helyességének vizsgálata egyidejű a gyártás geometriai helyességének, de gazdaságosságának vizsgálatával is. Felül kell bírálni a tűréseket és érdességi előírásokat és meg kell vizsgálni, hogy azok bizonyos mértékű változtatásával miképpen egyszerűsödne a gyártás. b) A műveletek megválasztása és a műveleti sorrend megállapítása az egyes felületek megmunkálásához szükséges forgácsolási módok hozzávetőleges elképzelésével kezdődik. Jellegzetes alkatrészekre lehetnek típusművelettervek is, amelyeket a művelettervező alapul vehet munkájában. c) A művelet végrehajtásának meghatározása. Azonban a technológiai szempontokat is egyeztetnie kell a gazdaságosság követelményeivel, mielőtt végleg elhatározza a legmegfelelőbb megoldást. A tisztán technológiai szempontok: a forgácsolási feladat, a forgácsolóerő és teljesítmény, a forgács leválasztás, az alakkiképzés, a pontosság stb d) Forgácsolási adatok megállapítása.
2.1.3.3. Az alkatrész és a megmunkálás gazdaságossági vizsgálata a) A gyártmánykonstrukció gyártásgazdaságosságának vizsgálata nem választható el a geometriai és a technológiai helyességének a vizsgálatától, de tisztán gazdaságossági szempont: az anyagmegtakarítás, a ráfordított idő- és költségcsökkentés, valamint a termelékenység fokozása is. b) A gyártás gazdaságos tömegszerűségének vizsgálata főképpen sorozat- és tömeggyártásban lényeges. Megfelelő sorozat esetén tanulmányozza a többgépes munka lehetőségeit. c) A gép- és a gyártási eszközök megválasztásának gazdaságossága. d) A munka szociális körülményeinek vizsgálata a balesetelhárítás és tisztaság követelményeinek betartásán túl terjedjen ki a munkás fizikai és szellemi igénybevételének csökkentésére is 2.1.3.4. A megmunkálás vizsgálata a termelési kapacitások és a programelőírások szempontjából
2.2. Típus- és csoporttechnológiai folyamatok, alkatrészek technológiai osztályozása. Az alkatrészosztályozás célja lehetővé tenni: a technológiai tervezést típustechnológiai folyamatok alapján; a gyártás szervezését a csoportmegmunkálás elvére alapozva. A csoportmegmunkálás (GT=Group Technology) elve Lényege, hogy a gyártástechnológiájuk alapján egy csoportba sorolható munkadarabokat egy gyártósoron lehet megmunkálni. Előny a gyártás relatív tömegszerűségének növekedése, következésképpen: a gyártóberendezések a technológiai sorrend szerint telepíthetők (csökken a műveletközi szállítás) és gazdaságossá válik az egységes szerszámozás, készülékezés; a speciális szerszámok, készülékek alkalmazása.
Az alkatrész technológiai kódja megmondja, hogy az alkatrész mely megmunkálási csoportba tartozik; az alkatrész milyen típustechnológiai folyamat révén állítható elő. A csoportmegmunkálás és a típustechnológia kapcsolatának lényege, hogy míg a csoportmegmunkálás mindig típustechnológia alkalmazására épít, addig a típustechnológia nem feltétlenül igényli a csoportmegmunkálás alkalmazását.
Reprezentáns vezér vagy komplex alkatrész: amely képviseli az azonos technológiai sajátosságokkal bíró alkatrészek csoportját és amelyre a típustechnológiai folyamat készíthető. Célszerű olyan osztályozási rendszert kialakítani, melyben az adott alkatrész technológiai kódja a műhelyrajz alapján meghatározható. Az osztályozási rendszer utal az alkalmazandó megmunkálási módra. Például: függőleges marógépen, vízszintes marógépen gyalugépen állítható elő a prizmatikus alkatrész. Szerencsésebb, ha a kódrendszer a munkadarab alakjára; méreteire; pontossági követelményeire épül. 2.3. A megmunkálási eljárások rendszerezése
Alaklétesítés 1. Képlékenyalakítás 2. Szétv álasztás 3. 4. Egyesítés 5. Bev onás Anyagtulaj donság v áltoztatás 6. Forg. nélküli szétv álasztás 3.1. Forgácsolás 3.2. Lev álasztás 3.3. 3.4. Bontás 3.5. Tisztítás 3.6. Ürítés Határozott élgeometriájú szerszámmal 3.2.1. 3.2.1.1. Esztergálás Határozatlan élgeometriájú szerszámmal 3.2.2. 3.2.2.1. Köszörülés 3.3.1. Erodálás - üreges - huzalos 2.9. ábra A megmunkálási eljárások rendszerezése Furatmegmunkálás 3.2.1.2. Szalag köszörülés 3.2.2.2. 3.3.2. Elizálás 3.2.1.3. Marás Dörzscsiszolás ( hónolás ) 3.2.2.3. Elektrokémiai megmunkálás 3.3.3. Gyalulás Vésés 3.2.1.4. Tükrösítés ( leppelés ) 3.2.2.4. 3.3.4. Kémiai maratás 3.2.1.5. Üregelés Örv énylő forgácsolás 3.2.1.6. Polírozás ( fényezés ) 3.2.2.5. Koptató csiszolás 3.2.2.6. Lev álasztás elektronsugárral 3.3.5. Lev álasztás plazmasugárral 3.3.6. Miskolci Egyetem, Gyártástudományi Intézet, Prof. Dr. Dudás Illés 3.2.1.7. Fűrészelés Anyagsugaras megmunkálás 3.2.2.7. Lev álasztás lézersugárral 3.3.7. 3.2.1.8. Reszelés Fenés 3.2.2.8. Lev álasztás ultrahanggal 3.3.8.