Gyártási folyamat tervezés Markos Sándor Szalay Tibor 1 A gyártási folyamat tagozódása Szakasz Müveletcsoport Művelet Műveletelemcsoport Műveletelem Mozdulat Mozdulatelem A gyártás azon része amely a termékhez szükséges részeket azonos készültségi állapotba hozza. Különbözö típusú müveletek együttese. (előgyártás, alkatrészgyártás, szerelés) Azonos típusú müveletek együttese (esztergálási müveletek) Egy gépen, berendezésben egy befogásban (felfogásban) elvégzett feladatok (müveletelemek) együttese. Azonos típusú müveletelemek összessége (fúrási müveletelemek) A munkadarab azonos felületén ugyanazon szerszámmal, változatlan feltételek (adatok) mellett végzett anyageltávolítás. Mozdulatok összessége Funkcionálisan még elkülöníthetö kézi vagy gépi aktivitás. Idöigénye meghatározható. (szorít, közelit, ürit.. stb) Az anyagleválasztás szempontjából funkcionárisan el nem határolható aktivitás. (indít, léptet,..) Markos Sándor Szalay Tibor 2
A folyamattervezés területei Markos Sándor Szalay Tibor 3 Technológiai tervezőrendszerek felépítése Processzor - posztprocesszor elv Markos Sándor Szalay Tibor 4
Bemenő adatok összeállítása - CAD interface felhasználásával, illesztő program segítségével (pl. AutoCAD - IGES) - Saját, speciális bemeneten keresztül - grafikus - interaktív - táblázatos - rekord felépítésű bemenő nyelv azonosító = főszó / módosító (pl. B1 = D / 20 ) Markos Sándor Szalay Tibor 5 A technológiai tervezés szintjei és feladatai Termékmodell Gyártási modell Előgyártmány Modell Leíró nyelv Dialógus FELHASZNÁLÓI FELÜLET Processzor Szerszámgép Készülék Szerszám Forgácsolási paraméterek Posztprocesszor Sorrend tervezés Művelet tervezés Műveletelem tervezés CL Data Illesztés Megmunkálási módok hozzárendelése Bázisfelületek kijelölése Szerszámgépek, készülékek választása Műveletek behatárolása, sorrendje, közbenső állapotok meghatározása Leválasztási terv Szerszámválasztás, elrendezés Műveletelemek sorrendje, összevonása, bontása Szerszám mozgáspálya tervezés Forgácsolási paraméterek meghat. Tényleges gyártóberendezés tulajdonságainak figyelembe vétele Markos Sándor Szalay Tibor NC gép 6
Sorrend tervezés Megmunkálási igények meghatározása Megmunkálási módok meghatározása Bázisfelületek kijelölése Szerszámgépválasztás Készülékválasztás Műveletek kijelölése Műveletek sorrendjének meghatározása Közbenső kontúrok kijelölése Markos Sándor Szalay Tibor 7 Művelet tervezés Leválasztási terv készítése (műveletelem generálás) Szerszámválasztás Műveletelemek összevonása Műveletelemek sorrendjének meghatározása Szerszámelrendezési terv készítése Markos Sándor Szalay Tibor 8
Műveletelem tervezés Szerszám mozgáspályák tervezése Forgácsolási paraméterek meghatározása Programhordozók tervezése Markos Sándor Szalay Tibor 9 A CLDATA A CLDATA a szerszámozgásokat és a mozgásfeltételeket (szerszám azonosító, kapcsolások, mozgáspályák) írja le. Alapegysége a rekord. Ellentétben a CNC vezérlések utasításrendszereinek heterogén mondataival a CLDATA rekordok homogének, azaz egy-egy rekord egynemü információkat hordoz. A hasonló jellegű rekordokat fötípusokba sorolják, mindegyikben több altípussal. A kapcsolási információk (szerszámváltás, fordulatszám és előtolás váltás stb) a 2000-es fötípuskódot, a mozgáspályák rekordjai az 5000-es kódot kapták stb. Markos Sándor Szalay Tibor 10
Példa - CLDATA részlet Markos Sándor Szalay Tibor 11 Posztprocesszor működése Markos Sándor Szalay Tibor 12
Konvertálás N G X Y Z S F T L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 TOOLNO RAPID SPINAL FEDRAT GOTO Markos Sándor Szalay Tibor 13 Gyártási folyamatok tervezésének módszertana Manuális egyedi technológia típus technológia csoport technológia Számítógéppel segített (megvalósítási elv) variáns generatív variogeneratív mesterséges inteligencia hibrid Markos Sándor Szalay Tibor 14
Markos Sándor Szalay Tibor 15 Mérnöki analízis alkalmazása Hálógenerálás alkatrészek hő és feszültség analízise rugalmas és képlékeny alakváltozások anyagok folyásanalízise a kinematikai analízis eszközei és módszerei Markos Sándor Szalay Tibor 16
Véges elemek hálója (FEM) Legtöbb szimuláció, analízis alapja Hálóméretek alkazathoz, geometriához igazitása Újrahálózás, igény szerint többször Síkbeli vagy térbeli háló számításigényesség Markos Sándor Szalay Tibor 17 Feszültséganalízis térben Az analízis eredményének jósága többek között a feltételezett kezdeti értékektől is függ (megfogás, hőmérsékletek stb) Markos Sándor Szalay Tibor 18
Képlékenyalakítás szimulációja Hálózás Végleges felületháló DEFORM FORGE2 AUTOFORGE QFORM2D SUPERFORGE Szimuláció eredményei 2004.04.20. 19 Markos Sándor Szalay Tibor 19 Folyásanalízis START MELT-FRO Markos Sándor Szalay Tibor 20
Mélyhúzás, lemezalakítás Markos Sándor Szalay Tibor 21 Megmunkálások szimulációja CL és NC file beolvasásának lehetősége tetszőleges állapotról kép file készítése összevetés CAD modellel, ráhagyások ellenőrzése megmunkálási idő metszetkészítés Markos Sándor Szalay Tibor 22
Mozgásanalízis Markos Sándor Szalay Tibor 23 Markos Sándor Szalay Tibor 24
Előtervezés A folyamattervezésben nem szereplő, de általa használt információk meghatározása: Gyártóegység (gyártórendszer) kijelölése Előgyártmány(kiindulási állapot) meghatározása Szerelési méretláncok megoldása Hozzávetőleges szakaszhatárok, megmunkálási módok kijelölése Markos Sándor Szalay Tibor 25 Típustechnológia tervezés (Szokolovszkij) Alkatrészosztályozási rendszer kidolgozása (geometriai alapú) Adott alkatrészcsoport geometriai elemeinek megmunkálására technológiát dolgoz ki (gyártórendszer függetlenül) Széleskörűen publikált és alkalmazott technológiák Illesztik a technológiát a konkrét gyártórendszerhez Óriási sorozatok Gyártótól független minőségi szint Markos Sándor Szalay Tibor 26
Csoporttechnológia tervezés (Mitrofanov 1962 - GT USA 1972) A csoporttechnológia (GT) egy olyan gyártási és tervezési filozófia, amely a termelékenység és gazdaságosság javítása érdekében a geometriai vagy gyártási hasonlóságok alapján családokba csoportosítja az alkatrészeket, és a hasonlóságokból fakadó előnyöket próbálja kihasználni a tervezés és gyártás során. E filozófia eredete még a XX. Század elejére, Frederick Taylor munkásságáig nyúlik vissza. Az első módszeres összefoglalását a csoporttechnológia tervezésnek Mitrofanov adta 1962-ben. Markos Sándor Szalay Tibor 27 Alkatrész családok létrehozása A hasonlóság származhat Tervezési geometriai tulajdonságokból (pl. alak vagy méret) Gyártási tulajdonságokból (hasonló művelet vagy műveletelem igény) A csoportosítás módszerei: Szemrevételezés A valós gyártmány, a rajza illetve fotója alapján (ez a legkevésbé hatékony módszer). Gyártási folyamat analízise (Production flow analysis, PFA) Egy létező vagy tervezett gyártási folyamat elemzésével a hasonló műveletek, megmunkálási igények alapján. Alkatrész osztályozás és kódolás Összetett módszer, a tulajdonságokat szimbolizáló karakterek vagy számok alkalmazásával. Markos Sándor Szalay Tibor 28
Csoportosítás szemrevételezéssel Gyártandó alkatrészek Első alkatrész csoport (Szekrényes alkatrészek) Második alkatrész csoport (Forgástestek) Markos Sándor Szalay Tibor 29 Gyártási folyamat analízis (PFA) a) A valós vagy tervezett gyártási folyamat valamennyi alkatrészét és megmunkálását összefoglaló mátrix b) A gyártási igények figyelembevételével átszervezett, almátrixokat alkotó új mátrix (sor- és oszlopcserék) Markos Sándor Szalay Tibor 30
Alkatrész osztályozás és kódolás Geometriai hasonlóságon alapuló kódrendszer Gyártási igény hasonlóságán alapuló kódrendszer Kombinált, a geometriai és a gyártási igény hasonlóságán alapuló kódrendszer Az első módszer a tervezés szabványosítását segíti elő. A második módszert a számítogéppel segített gyártási folyamat tervezésben és szerszám tervezésben elterjedten alkalmazzák. A harmadik módszer a két előző előnyeit igyekszik ötvözni. Markos Sándor Szalay Tibor 31 Monokód alkalmazása Markos Sándor Szalay Tibor 32
Polikód alkalmazása Markos Sándor Szalay Tibor 33 Komplex alkatrész A csoporttechnológia tervezés trükkje, hogy létrehozunk (választunk) egy olyan komplex (vezér) alkatrészt, amely valamennyi a családban található alkatrész minden megmunkálási igényét magában hordja. Erre az alkatrészre készítjük el a gyártási tervet a gyártórendszer ismeretében, illetve annak célszerű kialakításával. Az egyes alkatrészek gyártási tervét a már kész komplex alkatrész gyártási tervéből generálhatjuk. Markos Sándor Szalay Tibor 34
Cellákba szervezett gyártás A csoporttechnológia koncepció hatékony gyártási alkalmazását teszi lehetővé a gyártócellákba szervezett gyártási környezet kialakítása. A gyártócella egy vagy több megmunkáló gép, raktár és szállító rendszer együttese. Automatizált anyagfolyam, szerszámcsere, és a cella szintű ütemezett vezérlés jellemzi. Markos Sándor Szalay Tibor 35 Rugalmas gyártócellák FMS A gyorsan cserélődő kis és közepes sorozatú alkatrészek gyártása ösztönzi a nagyobb rugalmasságot. A rugalmas gyártócellák CNC megmunkáló gépeket és Robotizált vagy mechanizált anyagkezelést tartalmaznak Markos Sándor Szalay Tibor 36
Hagyományos megmunkáló rendszerek (műhelyek) gyártócellákká szervezése A cellák az alkatrész családok gyártási igényei szerint szükséges gépeket és emberi résztvevőket egymáshoz közel rendezve helyezi el. Markos Sándor Szalay Tibor 37 Cella szervezés Szerszámgép-alkatrész csoport analízis A szerszámgép-alkatrész csoport a PFA módszerhez hasonló mátrix sor és oszlop permutáció eredményeként alakítható ki az alkatrészek gépigényét összefoglaló 0 és 1 elemeket tartalmazó mátrixból. Markos Sándor Szalay Tibor 38
A csoporttechnológia előnyei Kis és közepes sorozat esetén az alkatrész család valamennyi tagjának együttes gyártása fedezi a tervezési és a gyártási környezet kialakításának költségeit (kedvező fajlagos költségek. Áttekinthető gyártmány mozgást tesz lehetővé Terméktervezési koncepció Gyártási koncepció A folyamat vezérlést támogatja Segít a szerszám és a készülék tervezésben, választásban Javuló minőség Markos Sándor Szalay Tibor 39 Alkatrészcsoportok Markos Sándor Szalay Tibor 40
Alkatrészcsalád 1 Markos Sándor Szalay Tibor 41 Alkatrészcsalád 2 Markos Sándor Szalay Tibor 42
Alkatrészcsalád 3 Markos Sándor Szalay Tibor 43 Komplex alkatrész Markos Sándor Szalay Tibor 44