Технологическая подготовка производства (ТПП), являясь составной частью технической подготовки производства, представляет собой сложный комплекс организационно-технических мероприятий и инженерно-технических работ, направленных на подготовку изготовления новых изделий. При этом главной задачей ТПП является обеспечение выпуска нового изделия в короткие сроки и с наименьшими затратами.

Содержание, объем и организация технологической подготовки производства во многом зависят от его типа и масштаба. В единичном и мелкосерийном производстве технологическая подготовка составляет 25%, в серийном – до 50%, в крупносерийном и массовом – до 70% всего объема работ по технической подготовке производства новых изделий.

Качество технологической подготовки существенно влияет на организацию и технико-экономические показатели производства, на качество выпускаемой продукции. Высокий уровень технологической подготовки сокращает трудоемкость изготовления деталей и сборки изделия, а, следовательно, сокращает и длительность производственного цикла, снижает себестоимость продукции, уменьшает расход металла на изготовление деталей, повышает качество машин, снижает производственный брак и т.д.

Обычно выделяют девять функций системы ТПП:

1 организация и управление (ОУ ТПП);

2 конструкторско-технологический анализ изделия (КТА);

3 обеспечение технологичности конструкции изделия (ОТ);

4 организационно-технический анализ производства (АП);

5 проектирование технологических процессов (Пр ТП);

6 разработка технологических нормативов (РН);

7 проектирование средств технологического оснащения (Пр О);

8 обеспечение средствами технологического оснащения (ИО);

9 отладка технологического комплекса (ОТК).

Эти функции в совокупности представляют собой структурную основу системы ТПП (рис. 7.10).

Рис. 7.10 Схема информационных связей блоков системы ТПП

Связь между блоками системы ТПП может быть рассмотрена с функциональной, организационной и информационной сторон. Характер связей определяется составом задач, обеспечивающих те или иные функции системы ТПП.

Так, функция организации и управления ТПП характеризуется следующими задачами:

1 планирование, контроль и управление решением всех задач ТПП;

2 анализ работ по выполнению плана;

3 оперативное планирование внутри подразделений;

4 планирование совместных работ подразделений, занятых подготовкой производства;

5 разработка производственной документации и обеспечение ею всех подразделений.

При конструкторско-технологическом анализе изделия производится:

1 кодирование конструкторской документации;

2 разработка ведомостей и карт конструкторско-технологического анализа;

3 расчет уровня стандартизации и унификации;

4 структурный анализ изделия.

Обеспечение технологичности конструкции изделия предполагает:

1 определение нормативных показателей технологичности;

2 формирование карт технологического анализа на детали и узлы изделия;

3 проведение экспертизы изделия на технологичность.

При организационно-технологическом анализе производства выполняются такие работы:

1 рассчитываются коэффициент технического уровня и производственные мощности;

2 разрабатываются план внедрения средств автоматизации и механизации и план оргтехмероприятий;

3 составляются производственно-технологические планировки;

4 разрабатываются технологические проекты;

5 контролируется выполнение планов внедрения новой техники и оргтехмероприятий.

При проектировании технологических процессов осуществляется:

1 проектирование унифицированных (типовых и групповых) технологических процессов на все виды предполагаемых работ (заготовительные работы, процессы сборки, механической обработки, термообработки, химико-термические покрытия и др.);

2 проектирование единичных технологических процессов;

3 проектирование типовых технологических операций (ТТО);

4 проектирование технологических процессов с использованием ТТО;

5 разработка технологических инструкций;

6 разработка программ для станков с ЧПУ.

7 разработка технических заданий на специальную технологическую оснастку и инструмент;

8 разработка заявок на специальное оборудование;

9 разработка технических заданий на организацию новых и реконструкцию действующих участков.

При разработке технологических нормативов производится:

1 расчет сводных норм и составление ведомостей требуемого количества комплектующих изделий и крепежа;

2 расчет подетальных и сводных норм расхода основных и драгоценных материалов;

3 расчет потребности и составление ведомостей расхода вспомогательных материалов;

4 разработка норм времени и расценок на отдельные детали с делением по цехам и по технологическим признакам;

5 разработка ведомостей норм времени и расценок на изделие в целом с делением по цехам, по операциям, по видам работ.

Проектирование средств технологического оснащения включает:

1 проектирование средств технологического оснащения;

2 проектирование средств механизации и автоматизации;

3 разработку нормативно-технических документов.

Обеспечение средствами технологического оснащения выполняется в несколько этапов:

1 технологическая подготовка производства оснастки;

2 планирование и управление процессом обеспечения и изготовления оснастки;

3 изготовление средств технологического обеспечения;

4 обеспечение нормализованным инструментом;

5 обеспечение универсальными сборными приспособлениями.

При отладке технологического комплекса производится:

1 внедрение технологических процессов;

2 корректировка технологической документации;

3 контроль соблюдения технологической дисциплины.

Принятые на предприятии методы решения перечисленных задач определяют, с одной стороны, объем и продолжительность работ по подготовке производства, с другой – технико-экономические характеристики проектируемых технологических процессов. Наиболее трудоемкими функциями системы ТПП, по данным предприятий серийного машиностроения, являются:

- проектирование технологических процессов, составляющее 17% от общего объема работ по подготовке производства;

- проектирование средств технологического оснащения – 10%;

- разработка технологических нормативов – 14%;

- обеспечение средствами технологического оснащения – до 35%.

Анализ схемы информационных связей между блоками системы ТПП, представленной на рис. 7.10, показывает большое информационное значение пятого блока – проектирования технологических процессов. Действительно, только после разработки всех процессов изготовления деталей и сборки изделия можно разрабатывать технологические нормативы и составлять ведомости необходимых материалов, проектировать и изготавливать технологическую оснастку, приступать к изготовлению опытной партии изделий. По трудоемкости эти функции составляют почти 75% всего объема работ по подготовке производства.

С функциональной точки зрения значение блока проектирования технологических процессов также велико. Разработанные технологические процессы определяют методы обеспечения точности при сборке и при изготовлении деталей, форму организации производства и, следовательно, трудоемкость процессов. Виды заготовок и припуски на обработку характеризуют коэффициент использования материала при механической обработке. Разработка унифицированных операций и технологических процессов в значительной степени определяет объем работ практически по всем задачам ТПП. От принятого уровня оснащенности, видов применяемой технологической оснастки и специального инструмента зависит объем работы в конструкторских подразделениях отдела главного технолога и в инструментальном цехе. Обоснованное нормирование всех элементов технологических процессов в основном определяет себестоимость изделия. Таким образом, блок проектирования технологических процессов является центральным, основным звеном всей системы, и автоматизация подготовки производства в значительной степени зависит от того, как решаются вопросы по автоматизированному, а в ряде случаев и по автоматическому, проектированию процессов механической обработки и сборки.

Современная САПР ТП при ее полном развитии должна включать автоматизированное решение всех задач, встречающихся при технологическом проектировании. Причем для решения каждой задачи предполагается создание отдельной подсистемы автоматизированного проектирования. Примерный состав подсистем, соответствующий современному уровню развития технологии машиностроения, показан на рис. 7.11.

Подсистемы автоматизации технологического проектирования предусматривают решение следующих задач:

1 разработку технологии литейного производства: литье в земляные формы, литье под давлением, кокильное литье, центробежное литье, прецизионное литье;

2 разработку технологии сварки и резки металлов: дуговой электросварки, контактной электросварки, газовой сварки и резки, подготовки программ для сварочных автоматов и для резки металлов с ЧПУ;

3 разработку технологии кузнечно-штамповочного производства: свободной ковки, штамповки на молотах и прессах, ковки на горизонтально-ковочных машинах, прессования на гидравлических прессах, поперечной прокатки, подготовки программ для прессов с ЧПУ;

4 разработку технологии механической обработки: типовых групповых и единичных технологических процессов, автоматных операций, технического нормирования, подготовки программ для станков с ЧПУ;

5 разработку технологии сборки: операционных технологических процессов сборки, подготовки управляющих программ для промышленных роботов;

6 разработку технологии химических, термохимических, химико-механических, электрических, термических методов обработки, металлопокрытий, окраски.

Рис. 7.11 Функциональный состав комплексной САПР ТП машиностроительного предприятия

Подсистемы конструирования средств технологического оснащения должны включать инвариантные части (модули), позволяющие решать для различных подсистем технологического проектирования следующие задачи: проектирование специального оборудования, проектирование специальной оснастки, проектирование специальных режущих инструментов, проектирование специальных мерительных инструментов. Для осуществления функций связи между отдельными подсистемами САПР ТП должна быть разработана специальная подсистема стыковки. Эту функцию, как показано на рис. 7.11, выполняет подсистема формирования и кодирования исходных данных, которая осуществляет выборку, переработку и систематизацию данных, выдаваемых предыдущими подсистемами, а также подготовку данных для работы последующих подсистем технологического проектирования.

Для хранения, поиска и первичной переработки данных, необходимых при проектировании, в САПР ТП служит банк данных технологического назначения.

Несмотря на многообразие задач, возникающих при создании комплексных САПР ТП машиностроительного предприятия, имеется возможность их построения на единой методологической основе с максимальным использованием стандартных методов, программ и технических средств. В настоящее время в основном автономно используются отдельные подсистемы технологического проектирования. Однако ведутся разработки комплексных САПР ТП, которые наряду с получением комплектов технологической документации по каждому виду технологических работ обеспечивают передачу промежуточной информации от одной подсистемы к другой по компьютерным каналам связи для решения различных задач.