Univerzitet u TuzliMašinski FakultetOdsjek: Proizvodno mašinstvo Tuzla, 13.05.2013. godine

SEMINARSKI RADPredmet: Tehnološki postupci

Tema: Projektovanje tehnoloških postupaka za grupnu tehnologiju

Student:Almedin HreljićII-293/08

Prof: Dr.sc. Edin Cerjaković, docent Asistent: Mr.sc. Adnan Mustafić, viši asistent

Sadržaj:

1. Uvod

2. Osnove i metoda grupiranja izradaka

a) Metoda klasifikacije i kodiranja

b) Empirijska metoda

c) Metoda proizvodnog toka

d) Proizvodna metoda

e) Cluster analiza

3. Osnovna metodologija grupisanja izradaka i predstavnik grupe

4. Osnovni ciljevi i prednosti primjene grupne tehnologije

5. Klasifikacija izradaka i klasifikator

6. Grupna tehnologija i CAD/CAPP/CAM

7. Projektiranje grupnog tehnološkog procesa

8. Zaključak

9. Literatura

1. Uvod

Grupna tehnologija se temelji na spoznaji da mnogi tehnološki problemi sadrže određene sličnosti, te da se grupisanjem sličnih problema mogu naći zajednička rješenja. Jednoj tehnološkoj grupi pripadaju svi dijelovi koji se mogu obraditi na jednoj alatnoj mašini pomoću jednog istog tehnološkog podešavanja mašine, dakle sa istim priborom i alatima. Iznijeta misao sadrži osnovno načelo grupne obrade o potrebi klasifikacije djelova i formiranja grupa sličnih dijelova za koje će se unificirati tehnološki postupak obrade. Na ovaj način formiraju se tehnološke grupe od dijelova iz proizvodog programa koji imaju zajedničku problematiku u toku procesa obrade određene operacije. To znači da se grupna tehnologija ograničava na konstruktivnu i tehnološku sličnost pojedinih postupaka obrade i alata, odnosno na pojedine operacije, što ima za posljedicu kombinaciju grupnih i individualnih tehnoloških operacija u toku izrade. Grupne operacije uspješno se primjenjuju za obradu dijelova čija je obrada ograničena jednim obradnim procesom na jednom obradnom sistemu ili kada je moguće grupirati slične dijelove tada se obrada izvodi primjenom sličnih obradnih procesa tzv. grupni tehnološki proces (obrada na različitim obradnim sistemima).

2. Osnove i metode grupisanja izradaka

Pri projektiranju tehnoloških procesa, ovisno o vrsti proizvodnje i strukturi proizvodnog programa, naći će se veći broj izradaka koji su različiti ili slični po materijalu pripremka, obliku i dimenzijama, namjeni i procesu izrade. Takav heterogeni skup izradaka primjenom principa i modela grupne tehnologije treba tehnološki usavršiti kako bi se dobila optimalna rješenja u procesu izrade. Osnovno polazište pri razvoju grupne tehnologije jeste da se slični izradci trebaju izrađivati sličnim postupcima obrade, odnosno na istoj proizvodnoj opremi. Primjenom grupne obrade postoji mogućnost da se u procesima obrade primjeni visokoproizvodna fleksibilna oprema i u uslovima maloserijske proizvodnje, jer se grupiranjem povećava tehnološka serijnost proizvodnje. Pod grupnom obradom se podrazumijeva obrada grupe izradaka kod kojih se primjenjuje ista priprema obradnog sistema i ista obrada površina.

Najvažnije stajalište grupne tehnologije su kriteriji prema kojima se izvodi grupisanje, odnosno

segmentiranje proizvodnog programa s ciljem dobivanja grupa i izradaka u svakoj od njih. Pri prelasku sa tradicionalne - klasične tehnologije na grupnu tehnologiju glavni je problem grupisanje izradaka što se može postići korištenjem jedne od četiri različite metode:

a) Metoda klasifikacije i kodiranja zasnovana je na dodjeljivanju svakom izradku određene brojčane vrijednosti (klasifikacijski broj) koja ga svrstava u grupu izradaka koji imaju isti ili sličan identifikacijski broj. Ova metoda je vrlo pogodna za primjenu računara i kada već postoji klasifikator zahtjeva veoma malo vremena za implememaciju.

b) Empirijska metoda zasnovana je na analizi konstrukcijske i tehnološke dokumentacije izradka nakon čega tehnolog odlučuje o grupiranju, što se izvodi u dva osnovna koraka:

Proizvodni program se diferencira na nekoliko grupa tako da se obrada izradaka svake grupe može izvesti na zajedničkom obradnom sistemu.

Svaka grupa dobivena u prvorn koraku se dalje diferencira na manje grupe sa većim stepenom tehnološke složenosti obrade, tako da se prvo izdvoje izradci koji se mogu obrađivati na linijskim jedno i višepredmetnim obradnim sistemima.

c) Metoda proizvodnog toka koristi tehnološke procese i hodograme obrade kao podloge za grupisanje, tako da se na temelju njih formiraju liste izradaka za svaku vrstu proizvodne opreme. Metoda se provodi u tri osnovna koraka:

Izdvaja se ona vrsta opreme gdje je najmanji broj izradaka i svi izradci koji zahtjevaju tu opremu formiraju grupu izradaka. Za opremu koja nije uvrštena u grupe korak se ponavlja dok se ne grupiraju i svi ostali izradci.

Dalje se svaka grupa provjerava na mogućnost rastavljanja na dvije, tri ili više podgrupa.

Ispita se mogućnost spajanja podgrupa u grupe određene

veličine, pri čemu se daje prednost podgrupama sa najvećim brojem zajedničke istovrsne opreme. Ova metoda je primjenjiva kod manjeg broja izradaka, jer se sa povećanjem broja izradaka gubi preglednost pri rastavljanju i sastavljanju grupa.

d) Proizvodna metoda proces grupisanja obavlja na osnovu tehnoloških, proizvodnih, organizacijskih i ekonomskih faktora. Za izvođenje postupka grupisanja koriste se preliminarni tehnološki procesi obrade (planirane operacije, njihov redoslijed i vrijeme obrade, te oprema) koji su nastali nakon analize radioničkih crteža. Prednost ove metode je visok kvalitet dobivenih rješenja.

e) Cluster analiza primjenjuje postupak opisa skupa objekata vrijednostima određenog broja obilježja nakon čega odabranim algoritmom (matematickim postupkom) izvodi dijeljenje u veći ili manji broj skupina i to tako da se unutar svake skupine postigne homogenost u odnosu na jednu ili više vrijednosti obilježja. Kada se navedeno primjeni na problematiku grupisanja tada su izradci objekat Cluster analize dok su obilježja svojstvo koje pokazuje da li neka proizvodna oprema sudjeluje u procesu obrade izratka ili ne. Ovako se dobiju binarne matrice veza izradak - oprema, dok se grupe dobiju permutacijom redaka odnosno stupaca matrice. Permutacija se izvodi dok se ne postigne minimizacjia zadane funkcije cilja koja se proračuna za svako međustanje matrice veza. Matrice su pogodne za primjenu na računaru omogućavaju brzo grupisanje velikog asortimana izradaka.

3. Osnovna metodologija grupisanja izradaka i predstavnik grupe

Grupna tehnologija zasniva se na klasifikaciji izradaka sa izdvajanjem u grupe izradaka za čiju će obradu trebati mašine istog tipa, isto podešavanje i jednaki grupni - nestandardni alati koji su konstruisani po grupnom principu i na osnovu

standardnih elemenata kako bi se smanjila cijena alata i vrijeme izrade. Postupci grupisanja izradaka mogu biti izvedeni na principu:

redoslijeda operacija (tipska tehnologija), vrste obrade (grupna tehnologija), kombiniranja vrste obrade i redoslijeda

operacija.

Zavisno od nivoa grupisanja i stepena unifikacije metodologija grupisanja može biti:

Grupisanje sličnih izradaka koji ce se obrađivati na jednom tipu mašine

Slika1. Obrada na istom tipu mašina

Grupisanje u grupe gdje svi izradci određene grupe prolaze kroz sve grupne operacije planiranog grupnog tehnološkog procesa, ili kroz samo određene grupe i pojednačne operacije.

Slika2. Grupne a) i pojedinačne b) operacije

Objedinjavanje izradaka iz nekoliko grupa koje imaju zajednički tehnološki tok što omogućuje obradu na grupnim višepredmetnim linijama

Slika3. Grupne višepredmetne linije

Osnova grupnih tehnoloških procesa jeste klasifikacija izradaka prema konstruktivnim karakteristikama (geometrijski oblik i dimenzije) i tehnologiji obrade (obrada skidanjem strugotine, plastična obrada itd.). Dakako, sistem klasifikacije ovisno o potrebi i složenosti klasifikatora sadrži i druga obilježja, kao sto su: položaj i oblik površina, tačnost obrade i kvalitet obrađenih površina, kvalitet i oblik materijala pripremka itd. Za svaku formiranu grupu odredi se reprezentant tj. kompleksni dio koji može biti fiktivni (komponiran - sastavlien na osnovu svih izradaka iz određene grupe,slika 4.) ili stvarni (jedan izradak iz grupe, slika5.). Stvarni kompleksni dio je najsloženiji dio grupe.

Slika4. Grupa izradaka i stvarni kompleksni dio

Dakle, pod kompleksnim dijelom podrazumijeva se karakteristicni dio grupe koji sadrži elementarne površine dijelova date grupe. Prema tome svi dijelovi grupe moraju imati potpun broj ili sarno jedan dio površina koje ima kompleksni dio, s tim da im redoslijed površina ne mora biti isti. Pri definiranju kompleksnog dijela grupe treba zadovoljiti uslov da projektirani tehnološki proces izrade kompleksnog dijela uz manje podešavanje odgovara i za sve ostale dijelove grupe. Zbog toga, pri izboru kompleksnog dijela treba zadovoljiti uslov da se svi dijelovi grupe obrađuju prema istom tehnološkom procesu, uz primjenu grupnog podešavanja alata i grupnog rasporeda mašina umjesto uobičajenog rasporeda mašina po vrstama obrade. Osnovna prednost ovakvog rasporeda mašina jeste u smanjenju vremena postavljanja i podešavanja mašina, smanjenju vremena proizvodnog ciklusa i manipulacije obradka.

4. Osnovni ciljevi i prednosti primjene grupne tehnologije

Svaka tehnologija je tehnološka disciplina, dok je glavni izlaz ekonomski iskazan u visini ostvarenih troškova. Dakako, tehničko - tehnološki parametri konstrukcije proizvoda i procesa izrade određuju ekonomski rezultat. Zbog toga i primjena grupne tehnologije ima osnovni cilj da smanji troškove tehnološke pripreme, razvoja alata i uređaja, te da uvede modernu proizvodnu opremu u proces izrade i da niskoserijsku proizvodnju podigne na nivo srednjeserijske ili velikoserijske proizvodnje. Da bi se to postiglo vrši se grupisanje izradaka na bazi

usvojenih kriterija sličnosti čiji su pored već navedenog slijedeći ciljevi :

odbaciti neopravdanu raznovrsnost postojećih tehnoloških procesa primjenom unifikacije i grupisanja izradaka,

povećati efikasnost procesa obrade kroz primjenu obradnih sistema veće proizvodnosti, smanjenja pripremno - završnih i pomoćnih vremena i planiranja procesa grupne obrade,

smanjiti vremena tehnološke pripreme za svaki pojedinačni izradak na pripremu grupe izradaka,

postići poboljšanje konstrukcije jos u fazi pripreme kroz prihvatanje preporuka koje nudi tehnološki klasifikator za već postojece grupne procese,

primjenom grupne tehnologije i banke podataka ostvariti povezivanje CAD/CAPP/CAM sistema potrebnih za uspješnu eksploataciju fleksibilnih tehnoloških sistema.

Da bi se ovako postavljeni ciljevi magli ostvariti u realnim uslovima prakse potrebno je izvršiti tehnološku klasifikaciju izdvajanjem tehnološki slicnih izradaka u grupe. Prema ostvarenim rezultatima u realnim uslovima prakse literaturnim podacima ili primjenom grupne tehnologije mogu se postići uštede u smanjenju vremena razvoja proizvoda preko 50%, vremena inženjerskih poslova više od 60%, zaliha materijala oko 40 - 65%, pripremno - završnog vremena 50 - 80%, vremena trajanja ciklusa proizvodnje 40 - 80%, itd.

5. Klasifikacija izradaka i klasifikator

Klasifikacija izradaka predstavlja prvi korak u primjeni i razvoju grupne tehnologije. U grupnoj tehnologiji pod klasifikacijom podrazumijeva se postupni niz radnji zasnovanih na klasificiranju postojećeg asortimana dijelova - izradaka na klase, klase na podklase, podklase na familije i familije na grupe.

Klasa sadrži dijelove međusobno slične po opštem geometrijskom obliku.

Podklasu sačinjavaju dijelovi izrađeni u određenom intervalu dimenzija.

Familiji pripadaju dijelovi koji sadrže slične glavne površine za obradu.

Grupu cine dijelovi čiji je polazni materijal istog oblika (valjani profil, otkovak, odljevak, itd.).

Postoje i takvi klasifikatori koji detaljno klasiraju dijelove prema tačnosti obrade, vrsti površinske zaštite i sl. Ipak najveci broj klasifikatora se temelji na slijedećim podacima: .

opšti geometrijski oblik izradaka, interval glavnih dimenzija izradaka, karakteristike glavnih površina za obradu, vrsta i oblik materijala pripremka.

Primjenom ove metode ostvaruju se slijedece koristi u postupku projektiranja i planiranja proizvodnje:

brzo se formiraju grupe izradaka, olakšava se pozivanje crteža, vrsta

materijala i oblika pripremaka, bolje se koristi proizvodna oprema, olakšano je planiranje terminiranje

proizvodnje NC programiranje, prednosti povezivanja i primjene

CAD/CAM sistema, posebno su važni kod formiranja tehnoloških ćelija i fleksibilnih tehnoloških sistema.

Klasifikacija izradaka se obavlja na osnovu propisanih tehničkih pravila iIi standarda koji se u tehnološkoj praksi najčešće nazivaju klasifikatori dijelova. Klasifikatori dijelova propisuju uslove na osnovu kojih se dijelovi razvrstavaju u grupe. Za opisivanje pojedinih karakteristika djelova u toku klasifikacije koristi se sistem kodiranih brojeva. Rezultat klasifikacije je kod -broj sa više znamenki koji jednoznačno identificira karakteristike izradka i pripremka. Postupak klasifikacije zahtijeva mnogo vremena, međutim, primjenom računara postupak kodiranja se znatno skraćuje.

Postoii niz razrađenih sistema klasitikacije koji se koriste u tehnoloskoj - pripremi i proizvodnoj praksi. Zbog ograničenja prostora prikazuju se samo neke od njih:

- Klasifikator Instituta za alatne masine Aachen

Ovaj klasifikacioni sistem prikazan je na slici 5.6. Po broju klasifikacionih pokazatelja spada u red klasifikatora sa umjerenim brojem pokazatelja osim pokazatelja za tačnost obrade (oznaka 9, slika 5.). Sistem je pogodan za obradu na računaru. Ovaj klasifikacioni sistem se primjenjuje kod CAPP (Computer Aided production planning) sistema.

Slika5. Klasifikacioni sistem TH Aachen

Slika6. Brojni sistem klasifikatora TH Aachen

- Klasifikator NITMAŠ

Ovaj klasifikator spada u detaljno razrađeni sistem klasifikacije dijelova , jer sadrži konstrukcijske i tehnološke karakteristike dijelova. Oznake 7, 8, i 9 od koristi su za konstruktore, a ostalih 12 oznaka koriste tehnolozima, što ovaj sistem klasifikacije čini složenim. Prema tome, ovaj sistem klasifikacije služi za potrebe konstruktivnog i tehnološkoh obilježavanja dijelova.

Slika7. Klasifikacioni sistem NIITMAŠ - Lenjingrad

Klasifikator NIITMAŠ ukupni asortiman mašinskih dijelova razvrstava na 100 klasa, svaka se klasa dalje teoretski može podijeliti na 1000 podklasa. U području konstrukcije ovaj sistem klasifikacije je usmjeren u pravcu maksimalne unifikacije dijelova što je teško ostvarivo u praksi kao i razvoja tehnologičnih mašinskih konstrukcija. Bolji su klasifikatori koji se temelje na manjem broju znakova.

- Klasifikator lAMA

Ovaj klasifikator služi za klasifikaciju dijelova mašinskih konstrukcija, te za tehnološke analize i formuliranje tehnoloških i operacijskih grupa u cilju projektiranja grupnih tehnoloških procesa. Osnovna šema klasifikacije dijelova prikazana je na slici 8. Raspored pojedinih klasifikacionih kodova prema slici 9. izvršen je ovisno o potrebi tehnološkog projektiranja, odnosno primjene klasifikatora dijelova u tehnološkoj i operativnoj pripremi proizvodnje. Na slici 10. prikazan je sistem podijele asortimana dijelova na deset klasa (od 0 do

9), gdje su klase 0 - 4 za rotacione dijelove, 5 - 7 za nerotacione dijelove, te 8 i 9 za sve ostale dijelove mašinskih konstrukcija.

Slika8. Principijelna šema klasifikacije i klasifikator IAMA

Slika9. Klase klasifikatora IAMASlika10. Klasifikacija dijelova klase diskova i

prstenova (klasa „0“)

Upisivanjem kodova svih osam klasifikacionih znamenki završava se postupak klasifikacije, odnosno formiranja klasifikacionog broja dijela. Ovako definisani klasifikacioni brojevi dijelova su osnova za daljnji rad na razvoju i primjeni modernih računarskih i tehnoloških metoda projektiranja ukljucujuci i CAPP sistema.

6. Grupna tehnologija i CAD/CAPP/CAM

Primjena grupne tehnologije u području CAD/CAPP/CAM sistema kao podloge za razvoj fleksibilnih tehnoloških ćelija i fleksibilnih proizvodnih sistema je od velike važnosti. Implementacija grupne tehnologije u projektiranju proizvodnih sistema i procesa podrazumijeva:

razvoj vlastitih ili korištenje razvijenih sistema klasifikacije i kodiranja,

formiranje grupa izradaka prema sličnosti u proizvodnji, te grupisanje alata i NC programa,

kod automatskog planiranja procesa obrade klasifikacioni broj omogućuje ulazak u banku podataka za generiranje obradnih procesa ,

formiranje tehnoloških ćelija i sistema grupisanja mašina,

planiranje procesa proizvodnje prema zahtijevima grupne tehnologije.

Temelj povezivanja grupne tehnologije i CAD/CAPP/CAM sistema je banka podataka koja omogućuje grupisanje izradaka koji bi se obrađivali u okviru određenog fleksibilnog proizvodnog sistema iii fleksibilne ćelije iii NC mašine. Ako je prethodno urađen program procesa obrade za kompleksni dio tada je prelazak na izradu programa za svaki dio date grupe vrlo brz, što skraćuje vrijeme pripreme. Integrisanje CAD i CAM sistema se vrlo uspješno ostvaruje preko CAPP sistema, što prikazuje slika 5.12.

Slika11. Opšti Slijed aktivnosti kod primjene grupne tehnologije i implementacija u

CAD/CAPP/CAM

7. Projektiranje grupnog tehnološkog procesa

Projektiranje grupnih tehnoloških procesa obrade izvodi se slijedećim redoslijedom:

Prema crtežima dijelova i uz pomoc tehnološkog klasifikatora dijelova izvodi se kodiranje svakog dijela iz asortimana proizvodnog programa.

Klasifikacija dijelova - grupisanje u tehnološke ili operacijske grupe. Zadajući klasifikacionu oznaku na računaru izvodi se pretraživanje formirane matrice klasifikacionih brojeva i utvrđuju tehnološke ili operacijske grupe dijelova.

Traženje u banci podataka mogući standardni grupni tehnološki proces za pojedini klasifikacioni broj. Kada se radi o novoformiranoj grupi dijelova treba ići na tačku 4.

Razrada tehnološkog procesa za grupu dijelova: definisanje iii najsloženijeg dijela, razrada tehnološkog postupka obrade kompleksnog dijela, redoslijeda operacija i zahvata kompleksnog dijela, odrediti parametre režima obrade i vrijeme obrade za sve operacije i zahvate kompleksnog dijela, unošenje u računar projektiranog tehnološkog postupka obrade - standardni postupak obrade, izbor mašina za grupnu obradu, razrada tehnološkog postupka obrade za dijelove iz date grupe (redoslijed operacija i zahvata, režim obrade i vrijeme obrade) i unošenje u računar, projektiranje ili izbor grupnih naprava i alata.

Izbor optimalne varijante procesa obrade na osnovu ugradenih kriterija za tehnološku analizu.

Popunjavanje datoteke grupnih tehnoloških procesa i grupnih operacija za pojedine vrste obrade (struganje, glodanje, bušenje, brušenje, itd.), njihovo memorisanje, kao i memorisanje ostalih tehnoloških podataka o dijelovima i elementima obradnih sistema.

Izbor ili formiranje proizvodnih linija.

Primjer 1.

DIO 1 -20031000

DIO 2 -20017000

DIO3 -20067000

DIO 4 -20011000

IMAGINARNO KOMPLEKSNI DIO

KOD: 20067000

Kodiranje dijelova i kompleksnog dijela izvršeno je u IAMA klasifikatoru.

8. Zaključak

Grupna i tipska tehnologija omogućavaju da se za širi asortiman proizvoda, koji odgovara pojedinačnoj i maloserijskoj proizvodnji, može organizovati veliko- serijska i masovna proizvodnja dijelova koji su zajednički za sve proizvode. Unificiranjem dijelova prema obliku, dimenzijama i materijalu smanjujemo: vrste i dimenzije tehnološke opreme, broj, dimenzije i vrste alata (steznih, reznih i mjernih), asortiman materijala, idt.

Ova smanjenja dovode do povećanja ekonomičnosti u proizvodnji i smanjenja troškova proizvodnje što omogućava bolje poslovanje fabrike. Pri projektovanju novih proizvoda, treba težiti da se u njih ugradi što veći broj istih dijelova koji su slični po obliku, dimenzijama i materijalu. To omogućava racionalniju i ekonomičniju proizvodnju grupa unificiranih dijelova. Prednosti grupne i tipske tehnologije u odnosu na klasičnu tehnologiju su znatne kada je u pitanju proizvodnja širokog asortimana za potrebe tržišta. One omogućavaju da se sa pojedinačne i maloserijske proizvodnje, na jednostavan način, prede na krupnoserijsku i masovnu proizvodnju pojedinih dijelova.

9. Literatura:

- Jurković, M., Tufekčić, Dž., Tehnološki procesi -Projektiranje i modeliranje, Mašinski fakultet, ISBN 9958-609-03-7, Tuzla, 2000.

- Integracija-CAD-CAM-CAPP-u-Principima-Grupne-Tehnologije-

Diplomski rad- http://bs.scribd.com/doc/117428685/Integracija-CAD-CAM-CAPP-u-Principima-Grupne-Tehnologije