predavanja ptp 2

PROJEKTOVANJE TEHNOLOŠKIH PROCESA

4

Dakle, sve manji utrošak direktnog živog rada govori o nivou automatizacije proizvodnje, te zamjene živog rada radom automata i robota. Sa smanjenjem direktnog živog rada raste proizvodnost obradnih sistema i produktivnost po jednom radniku (slika 3.); što je rezultat boljeg vremenskog iskorištenja obradnih sistema (slika 4.).

1.3. KLASIČNI I MODERNIZOVANI PROCESI OBRADE Glavni su ciljevi primjene modernizovanih procesa obrade porast proizvodnosti, tačnosti i kvaliteta

obrade uz smanjenie troškova obrade. Konvencionalni procesi obrade izvode se na konvencionalan način i bez implementacije novih znanja, tako da se nakon konvencionalnog projektovanja procesa obrade ide u proizvodnju. Pod modernizovanim procesom obrade podrazumijeva se postojeći ili projektovani proces koji je primjenom metoda modeliranja, simulacije i optimiranja usavršen (slika 5.)

Slika 5. Konvencionali i modernizovani proces obrade

a) Konvencionalni-postojeći proces obrade b) Modernizovani-optimizovani proces obrade

Osnovna svrha modeliranja procesa obrade je definisanje matematičkih modela koji su temelj optimiranja i modernizovanja procesa. Primjenom metoda modeliranja moguće je nisko produktivne procese inovirati i modernizirati i tako ih podici na viši tehnoekonomski nivo.

1.5. SPOSOBNOST TEHNOLOŠKOG PROCESA U PROIZVODNIJI Sposobni tehnološki procesi daju proizvode bez grešaka, izrađene u pravo vrijeme i uz tržišno

priznatu cijenu. Dakle, sposobni tehnološki procesi daju kvalitet proizvoda koji odgovara propisanim kriterijima. Ilustracija sposobnosti procesa prikazana je na slici 6. i slici 7. Proces je nesposoban kada ima velike varijacije koje su uzrokovane djelovanjem slučajnih faktora, tako da kvalitet proizvoda izlazi izvan propisanih granica tačnosti. Sposobnost procesa se izražava pokazateljem Cp (Capability of Process). Pokazatelj ili indeks sposobnosti procesa prvi put je uveden 80-tih godina u Japanu, nakon toga je prihvaćen u čitavom razvijenom svijetu. Najširu primjenu imaju indeksi Cp i Cpk, koji iskazuju sposobnost procesa da osigura zahtijeve kupca. Indeksi se određuju prema izrazu:

gdje su: σ- procjena standardnog odstupanja (standardna devijacija) za skup pojedinačnih podataka

Ag - gornja granica dozvoljenih odstupanja, Ad - donja granica dozvoljenih odstupanja, X - artimetička sredina skupa pojedinačnih podataka, Xi - pojedinačni podaci,

n - veličina uzorka,


5

Slika 6. Statističko obilježje procesa

i

Za izračunavanje indeksa sposobnosti procesa pretpostavlja se da je:

proces stabilan i bez većih varijacija,

raspodjelu podataka moguće je aproksimirati normalnom raspodjelom,

sredina procesa između granica dozvoljenih odstupanja i,

proces moguće analizovati i utvrditi njegovu stabilnost. Npr. ako imamo rukavac

mm, tada je Ag=79,845mm i Ad=79,75mm, odnosno indeks Cp je:

Kod dobro postavljenih procesa Cpje:

,

odnosno kod loše postavljenih procesa:

gdje je: σ- standardna devijacija, D - udaljenost od centra procesa do granice tolerancije.

Za sposobne procese prihvaćen je kriterij Cp≥ 2 ili T > 12σ. Ovaj kriterij treba zadovoljiti kod međunarodne saradnje, a sve više i kod domaće budući da proizvodač mora pokazati atest ovlaštene ustanove o osiguranju kvaliteta izrađen prema standardima ISO 9000, te da ga sprovodi. Teorijski je proces sposoban ako je Cp≥ 1. U Evropi se zahtijeva Cp≥ 1,33; tj., Ag - Ad = 8σ, odnosno da je koeficijent k≥1 (slika 6.)

Slika 7. Prikaz sposobnih i nesposobnih procesa

2. OSNOVI TEHNOLOŠKIH PROCESA Projektovani tehnološki proces je skup teorijsko - naučnih znanja i praktičnih iskustava usmjerenih na definisanje toka, postupaka i režima procesa obrade s ciljem pretvaranja nižih upotrebnih vrijednosti pripremka u više kvalitetne vrijednosti gotovog proizvoda.

2.1. ZNAČAJ PROJEKTOVANJA TEHNOLOŠKOG PROCESA


6

Tehnološki proces jednako je važan pri projektovanju novog proizvoda kao i pri usavršavanju iIi revitalizaciji postojećeg. Pri tome važi opšte saznanje da nijedno tehničko - tehnološko rješenje nije toliko danas dobro da već sutra ne može biti još i bolje.

Dakle, jednom projektovano tehnološko rješenje nije zauvijek konačno, jer je tehnološki proces dio jednog šireg i kompleksnijeg dinamičkog sistema koji je podložan neprekidnom i intezivnom razvoju utemeljenom na sveukupnom tehničko - tehnološkom progresu u svijetu. Kako postoji neprekidna potreba da se projektuju novi proizvodi iIi da se usavršavaju postojeći, to postoji i nužnost da se projektuju novi i po mogućnosti moderni tehnološki procesi. Pri tome treba postaviti zahtjev da novoprojektovani tehnološki proces mora biti trenutno najbolje moguće tehnološko rješenje ili da tehničko - tehnološko rješenje bude znatno kvalitetnije od već postojećeg.

Projektovani tehnološki proces ima aplikativni značaj s velikim i dalekosežnim posljedicama na produktivnost i ekonomičnost proizvodnje, što direktno utiče na profitabilnost, plasman i dalji razvoj proizvoda. Zbog toga, ako projektovani tehnološki proces nije odgovarajućeg tehnološkog nivoa taj nedostatak nije moguće otkloniti drugim dodatnim proizvodnim, ekonomskim iii organizacijskim zahvatima. Ovo je posebno važno kod savremenih tehnoloških procesa, gdje je sve manji uticaj neposrednih operatera u proizvodnji, a sve veći uticaj programera procesa proizvodnje.

Pri projektovanju i razvoju modernih tehnoloških procesa treba imati u vidu znatno kraći raspoloživi vremenski period za razvoj novih proizvoda i tehnologije. Višestruko je skraćeno vrijeme od ideje do primjene i plasmana na tržište, što prikazuje istorijski razvoj nekih proizvoda dat na slici 8.

Dakle, kvalitetno postavljeni tehnološki proces je osnovni temelj kvalitetne i profitabilne proizvodnje i glavno polazište organizacije i ekonomije proizvodnje, kvaliteta proizvoda, rokova isporuke i tržišne uspješnosti.

Slika 8. Vremensko razdoblje razvoja nekih proizvoda

2.2. OBRADNI, TEHNOLOŠKI I PROIZVODNI PROCESI U obradnom procesu izvodi se

transformacija materijala pripremka, energije i informacija u gotov proizvod (izradak), u okruženju obradnog sistema. Dakle, u obradnom procesu dolazi do promjene jedne ili više osobina, npr. geometrijskog oblika (slika 9.), i/ili hemijskog sastava, strukture materijala, mehaničkih osobina i slično.

Slika 9. Kompjuterski upravljani obradni proces


7

Na slici 10. prikazan je model optimiranja procesa obrade

Slika 10. Model optimiranja

tehnološkog procesa

Tehnološki proces je dio proizvodnog procesa.

Tehnološki proces obuhvata propisani redoslijed

postupaka obrade koje treba izvesti da bi se dobio

geometrijski oblik zadanih dimenzija, tačnosti,

kvaliteta obrade i drugih osobina.

Tehnološki procesi mogu biti jednostavni i složeni. Jednostavni procesi pretvaraju pripremak u proizvod u hodovima koji se odvijaju određenim i propisanim redoslijedom. Složeni tehnološki procesi se izvode sa više rednih iIi paralelnih zahvata, koji mogu biti diferencirani i/iIi koncentrisani. Kada se u jednom zahvatu istovremeno nalazi više alata, čija se vremena Slika 11. Model tehnološkog procesa obrade obrade preklapaju ili slijede govori se procesima obrade o simultanim (automati, specijalne mašine, automatske linije i sl.).

Tehnološki proces izvodi se u više operacija, pri čemu se u svakoj operaciji izvodi odgovarajuća transformacija postojećeg stanja obratka u novo stanje (slika 11.). Proizvodni proces se odvija u proizvodnom sistemu (slika 12.). Svoje postojanje proizvodni sistem opravdava izvršavanjem proizvodnog procesa. Proizvodni proces obuhvata sve radnje tokom izrade nekog proizvoda: glavne i pomočne operacije i zahvate, kontrolu kvaliteta, zastoje ili čekanja tokom izrade, međuoperacijski

Slika 12. Model proizvodnog procesa transport obratka -materijala, međuoperacijska kontrola, površinska zaštita, montaža i skladištenje. Prema tome, cilj proizvodnog procesa je proizvodnja definisanog proizvoda uz zahtijevani kvalitet, vrijeme izrade i najniže moguće troškove.

2.3. OSNOVNI SISTEMI PROJEKTOVANJA TEHNOLOŠKIH PROCESA OBRADE Individualni tehnološki procesi (ITP) se projektuju i primijenjuju za obradu jednog određenog

proizvoda, izratka, uzimajući u obzir veličinu serije, raspoloživu proizvodnu opremu i zahtijeve određene crtežom.

Grupni tehnološki procesi (GTP) se projektuju za formiranu grupu tehnološki sličnih izradaka. Da bi se po grupnom tehnološkom procesu mogli obraditi svi dijelovi iz grupe, GTP mora obuhvatiti sve operacije i zahvate pomoću kojih će biti obrađene sve površine dijelova iz grupe. Zbog toga se pri projektovanju GTP, projektovanje izvodi za kompleksni dio, koji je predstavnik grupe i ujedno najsloženiji dio grupe.


8

Tipski tehnološki procesi (TTP) projektuju se za tipove izradaka, bitno veće sličnosti nego GTP, jedinstvenih konstrukcionih i tehnoloških obilježja. Dakle osnovna osobina TTP je jedinstvo tehnološkog procesa pri obradi svakog dijela istog tipa. Do tipova dijelova se dolazi na osnovu kriterija da dijelovi istog tipa moraju imati iste obrade i njihov redoslijed, odnosno iste operacije i zahvate procesa obrade. Na osnovu navedenog može se zakljuciti da isti tip sačinjavaju dijelovi istog geometrijskog oblika i datog , obima dimenzija, dok su razlike male i odnose se na materijal, tačnost obrade i slično.

Prema tehnološkom nivou tehnološki procesi mogu biti konvencionaini (klasični) i nekonvencionalni (CNC, ACC, NC), a realizuju se na proizvodnim sistemima koji mogu biti kruti (obično konvencionalni), ili fleksibilni (obično CNC i FMS), iIi kombinovani.

2.4. OSNOVNA STRUKTURA TEHNOLOŠKOG PROCESA I UTICAJNI FAKTORI Kod projektovanja tehnološkog procesa obrade polazi se od strukture, koja je obično standardna

za svaki tip obrade. Najčešće su razlike moguće po pitanju širine razrade tehnološkog procesa, tj. da Ii se proces obrade projektuje za individualne, tipske iIi grupne tehnološke procese, odnosno da Ii se radi o procesu obrade za konvencionalne iIi nekonvencionalne obradne sisteme.

Razvojem i primjenom novih informatičkih tehnologija CAD/CAPP/CAM uslijedila je odgovarajuća promjena strukture tehnološkog procesa. Podaci koje tehnolog upisuje u tehnološku dokumentaciju moraju biti detaljno obrađeni i prikazani u obliku programa prema kojem upravljacka jedinica upravlja obradnim sistemom.

Struktura tehnološkog procesa može biti data u skraćenom obliku, npr. definisani samo nazivi operacija iIi detaljno određena do najmanjih zahvata - mikrozahvata. Koja će od ove dvije granične strukture biti primijenjena zavisi od vrste proizvodne opreme, stepena automatizacije, veličine serije, složenosti proizvoda i zahtijevane tačnosti. Kod pojedinačne i maloserijske konvencionaine proizvodnje operatoru, koji upravlja obično univerzalnom mašinom biti će prepušten izbor najvećeg broja elemenata obrade (faze i zahvati) od stezanja obratka, izbora faza i zahvata i njihovog redoslijeda, izbora pomočnih sredstava - alata do režima obrade (brzina rezanja, posmak, dubina, broj prolaza, itd.).

Kod potpuno automatizovanog obradnog sistema, bez obzira na tehnički nivo upravljanja (mehanički, hidraulički, električni, numerički, kompjuterski) neophodno je tačno i detaljno definisati sve zahvate, faze i operacije, alate i režime obrade.

Količina proizvoda utiče na stepen razrade procesa, i to s porastom količine detaljnija je razrada, odnosno za malokoličinsku proizvodnju primijenjuje se najmanje dealjisana razrada procesa. Dakako, ima izuzetaka, posebno kada su u pitanju NC i CNC obradni sistemi gdje je razrada procesa detaljna. Zbog svega navedenog dobro je strukturu tehnološkog procesa posebno posmatrati za konvencionalne, odnosno za numerički upravljane mašine, jer postoji velika razlika u nivou razrade procesa i metodu ispisa i prenosa geometrijskih, kinematskih i tehnoloških informacija.

Ove su razlike rezultat načina upravljanja obradnim sistemima, tako je kod prvih obradnih sistema upravljačka jedinica mehanička ili elektro - hidraulička ili čovjek - operater, dok je kod drugih kompjutersko (CNC) upravljanje. Struktura tehnološkog procesa za konvencionalne i CNC upravljane obradne sisteme prikazana je na slici 13., gdje razrada počinje analizom konstrukcije proizvoda, a završava formiranjem tehnološke dokumentacije.

Struktura tehnološkog procesa obrade zavisi od niza uticajnih faktora, koji više ili manje utiču na sadržaj procesa, tehnološki nivo razrade, redoslijed operacija i zahvata, produktivnost i ekonomičnost procesa, itd.

Svi uticajni faktori mogu se prikazati u šest grupa: 1. faktori zavisni od vrste i tipa obrade:

tip obrade: tokarenje, glodanje, bušenje, brušenje, izvIačenje, istiskivanje itd.

vrsta obrade: gruba, završna (fina). 2. faktori zavisni od obradne mašine:

vrsta mašine: univerzalna, automat (jednovreteni, viševreteni), obradni centar, itd.,

vrsta automatizacije: automatska, poluatomatska, fleksibiIna,

vrsta upravljanja: klasična, CNC, ACC, itd.,


9

kinematske osobine: brzina obrtanja, posmak,

snaga mašine,

tačnost i preciznost obrade,

veličina i krutost mašine,

vrijeme pripreme mašine,

vrijednost norma sata rada. 3. faktori zavisni od alata:

vrsta i geometrijski oblik alata,

vrsta materijala alata (brzorezni čelik, tvrdi metal, keramika),

hemijski sastav i struktura materijala alata,

fizikalne osobine alata (tvrdoća, postojanost, itd.),

tip alata (jedna oštrica, više oštrica itd,

izmjena alata (ručna, poluautomatska, automatska),

podešavanje alata (na mašini, izvan mašine),

cijena alata. 4. faktori zavisni od izratka i pripremka:

vrsta materijala izratka,

složenost izratka (geometrijski oblik, dimenzije, površine obrade, tačnost obrade),

geometrijski oblik i dimenzije izratka,

tolerancije oblika i položaja,

površinska hrapavost,

stanje pripremka (oblik, dimenzije, vrsta, težina),

fizikalno - hemijske osobine materijala,

stanje materijala i površinske kore pripremka. 5. faktori uslova obrade:

parametri režima obrade,

vrsta sredstva za podmazivanje i hlađenje,

stabilnost i krutost obratka,

način stezanja obratka. 6. faktori zavisni od vrste proizvodnje i složenosti obrade:

tip proizvodnje (pojedinačna, serijska, masovna),

količina proizvoda (10, 50, 100, 1000 kom,),

složenost obrade (jednokomponentne i višekomponentne obrade, glodanje - tokarenje - bušenje ili hladno istiskivanje - tokarenje - termička obrada - brušenje - sastavljanje itd.)


10

Slika 13. Struktura aktivnosti i redosliijeda projektovanja tehnološkog procesa

2.5. TEHNOLOŠKI MJERNI NIZOVI Pri projektovanju tehnološkog procesa izrade potrebno je analizirati crteže izratka po pitanju

ispravnosti postavljenih mjera. Postoji niz mjera na crtežu izratka, kod pojedinih operacija obrade, kontrole i montaže. Članovi niza su obično međusobno zavisni, tako da promjena vrijednosti jednog člana utiče na promjenu vrijednosti ostalih članova mjernog niza (slika 14.).

Da bi se mjerni niz mogao analizirati potrebno je da bude zatvoren u okviru određene konture (slika 14b.). Međusobna zavisnost članova niza i njihovih tolerancija je osnovno svojstvo mjernih nizova, na kome se zasnivaju svi proračuni i analize. Slika 14. Tehnološki mjerni niz

predavanja ptp 2

Documents