Projektowanie w systemach CAD/CAM i programowanie obrabiarek CNC

1. Projektowanie w systemach CAD/CAM i programowanie obrabiarek CNC PROJEKTOWANIE PROCESÓW TECHNOLOGICZNYCH dr inż. Tadeusz Rudaś Instytut Technologii Maszyn PW

2. Proces technologiczny – podstawowa część procesu produkcyjnego obejmująca działania mające na celu uzyskanie żądanych kształtów, wymiarów i właściwości przedmiotów pracy lub ustalenie wzajemnych położeń części lub zespołów w wyrobie. stan końcowy przedmiotu pracy stan początkowy przedmiotu pracy Projektowanie procesów technologicznych

3. ... S2 S1 Sk operacja 10 operacja k0 operacja technologiczna S0 Projektowanie procesów technologicznych

4. operacja technologiczna – część procesu technologicznego wykonywana na jednym stanowisku roboczym na jednym przedmiocie (lub grupie przedmiotów) bez przerw na inną pracę zabieg technologiczny – część operacji technologicznej realizowana przy pomocy tych samych środków technologicznych i przy niezmienionych parametrach obróbki, ustawieniu i zamocowaniu przejście – część zabiegu, podczas której zdejmowana jest jedna warstwa materiału Projektowanie procesów technologicznych

5. Uszeregowanie prac związanych z projektowaniem procesu technologicznego • analiza danych wejściowych (konstrukcyjnych i technologicznych) • wybór półfabrykatu, sposobu jego wykonania, określenie naddatków na obróbkę • określenie wstępnego planu operacyjnego • wybór baz obróbkowych • opracowanie operacji technologicznych: • wybór środków technologicznych (obrabiarek i pomocy warsztatowych) • określenie naddatków i wymiarów obróbkowych • określenie liczby i kolejności przejść • wybór parametrów obróbki • określenie normy czasu dla poszczególnych operacji, liczby obrabiarek i robotników potrzebnych do realizacji procesu • analiza ekonomiczna procesu technologicznego • ostateczne opracowanie planu operacyjnego • wykonanie dokumentacji technologicznej Projektowanie procesów technologicznych

6. Materiały, półfabrykaty Obróbka zgrubna b c a ... ... ... ... ... ... 10 20 30 ... ... .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. .............................. Frezować i nawiercać Toczyć Toczyć na wym. B Toczyć na wym. C Toczyć .............................. Toczyć na wym. A Przejście 1-sze Przejście 2-gie Informacje wejściowe Rys. konstrukcyjny Wskaźniki techn.-ekonom. Poziom cen Program produkcji Możliwości inwestycyjne Terminy uruchom. prod. Materiał, półfabrykat Park obrab. i urządz. Wykonawstwo oprzyrząd. specjalnego Obsada personalna ...................... wymiary tolerancje chropowatość param. obrób. Obróbka cieplna Obróbka kształt. Bazowanie Obrabiarka Narzędzia normalne specjalizowane specjalne Przyrz. i Uchwyt. Obróbka wykańcz. Obróbka cieplna Narz. pomiarowe tpz + tj Organiz. obróbki Obsada Koszty Opłacalność Część gotowa Projektowanie procesów technologicznych

7. Analiza cech konstrukcyjnych • analiza funkcji powierzchni • analiza wymiarowania • analiza dokładności (tolerancji, pasowań, chropowatości) • Analiza cech technologicznych (technologiczność konstrukcji) • normalizacja, unifikacja, typizacja części i zespołów • właściwy wybór materiałów, zaprojektowanie półfabrykatów oraz określenie sposobów ich wykonania • zmniejszenie pracochłonności i kosztu obróbki Projektowanie procesów technologicznych

8. Projektowanie procesów technologicznych

9. Projektowanie procesów technologicznych

10. Określenie planu operacyjnego Struktura procesu technologicznego – określony porządek w ustalaniu kolejności operacji Stopnie obróbki: obróbka zgrubna – zadanie: usunięcie całego nadmiaru materiału, mniej istotne zwiększenie dokładności obróbka kształtująca – zadanie: nadanie przedmiotowi wymiarów i kształtów obróbka wykańczająca – zadanie: uzyskanie wysokiej dokładności lub (i) jakości warstwy wierzchniej obróbka dokładnościowa lub powierzchniowa (w razie potrzeby) Projektowanie procesów technologicznych

11. Określenie planu operacyjnego • Przesłanki podziału procesu technologicznego na stopnie obróbki: • obróbka zgrubna wiąże się z intensywnym procesem skrawania (siły, ciepło) – stąd znaczne błędy wskutek odkształceń układu OUPN, zmiany własności warstwy wierzchniej • po zdjęciu zewnętrznej warstwy materiału następuje intensywne wyzwalanie naprężeń wewnętrznych, co daje odkształcenia PO • możliwość doboru najbardziej odpowiednich obrabiarek (do obróbki zgrubnej obrabiarki mniej dokładne o dużej mocy, bardziej zużyte) • możliwość racjonalnego wykorzystania kwalifikacji robotników (obróbka zgrubna – niższe kwalifikacje) Projektowanie procesów technologicznych

12. Struktura procesu technologicznego Projektowanie procesów technologicznych

13. obr. pow. kształtowych: zębów, wielowypustów, roztaczanie otworów osiowych Struktura procesu technologicznego obcinanie, obróbka czół, wykonanie nakiełków toczenie zgrub ne, wiercenie głębokiego otworu poprawianie nakiełków, jeśli uległy rozbiciu hartowanie toczenie kształtujące, szlifowanie zgr. „szyjek” otwory o małych średn., gwinty, rowki wpustowe poprawianie nakiełków po obróbce cieplnej szlifowanie zgrubne i wykańcz. pow. zewn. i wewn. sporadycznie (szlifowanie wielowypustów, gwintów) KT ostateczna Projektowanie procesów technologicznych

14. W każdej operacji i zabiegu przedmiot powinien zajmować ściśle określone położenie. Zagadnieniami tymi zajmuje się w technologii teoria bazowania. bazowanie – nadanie przedmiotowi pracy określonego położenia wymaganego dla wykonania operacji technologicznej poprzez odebranie koniecznej liczby stopni swobody zamocowanie – przyłożenie sił i momentów sił do przedmiotu pracy dla zapewnienia stałości (niezmienności) jego położenia podczas wykonywania danej operacji technologicznej baza – powierzchnia, linia lub punkt przedmiotu pracy, względem których położenie rozpatrywanego innego punktu, linii lub powierzchni jest określone w sposób bezpośredni Projektowanie procesów technologicznych

15. Z C stopnie swobody bryły sztywnej B A Y X Projektowanie procesów technologicznych

16. ile stopni swobody należy odebrać ? Projektowanie procesów technologicznych

17. ile stopni swobody należy odebrać ? Projektowanie procesów technologicznych

18. konstrukcyjne produkcyjne właściwe zastępcze technologiczne kontrolne montażowe obróbkowe stykowe nastawcze sprzężone główna pomocnicze bazy Projektowanie procesów technologicznych

19. baza stykowa – baza obróbkowa, która styka się z odpowiednimi elementami obrabiarki, uchwytu lub narzędzia ustalenie – bazowanie polegające na zetknięciu baz stykowych przedmiotu pracy z odpowiednimi elementami uchwytu lub obrabiarki (elementami ustalającymi) ustawienie – odebranie przedmiotowi pracy wszystkich stopni swobody. Ustawienie obejmuje ustalenie przedmiotu pracy oraz zetknięcie go z elementami oporowymi uchwytu Projektowanie procesów technologicznych

20. baza nastawcza – baza obróbkowa, której położenie nastawia się względem odpowiednich elementów obrabiarki, uchwytu lub narzędzia Projektowanie procesów technologicznych

21. baza sprzężona – baza obróbkowa, gdy przy tym samym położeniu przedmiotu obrabianego względem odpowiednich elementów obrabiarki lub uchwytu wykonuje się zarówno tę bazę, jak i rozpatrywaną powierzchnię tak, żeby ich wzajemne położenie zależne było jedynie od położenia wykonujących je narzędzi Projektowanie procesów technologicznych

22. oznaczenia elementów ustalających i mocujących Projektowanie procesów technologicznych

23. oznaczenia kłów, uchwytów, zabieraków Projektowanie procesów technologicznych

24. oznaczenia uchwytów, trzpieni, tulei n n γ n γ Projektowanie procesów technologicznych

25. Projektowanie procesów technologicznych

26. kształty powierzchni roboczych podpór i docisków Projektowanie procesów technologicznych

27. B n TB = Σ TAi Ai i=1 n TB = Σ TAi i=1 Analiza tolerancji w projektowaniu procesów technologicznych B=f(A1,A2,…,An) Dla łańcuchów równoległych 15±0.05 = 40-0.05 – Xx1 x2 Projektowanie procesów technologicznych

28. 15±0.05 = 40-0.05 – Xx1 15 = 40 – X X = 25 0.05 = 0 – x2 x2 = -0.05 -0.05 = -0.05 – x1 x1 = 0 15±0.05 = 40-0.1 – Xx1 x2 15 = 40 – X X = 25 0.05 = 0 – x2 x2 = -0.05 -0.05 = -0.1 – x1 x1 = -0.05 x2 Projektowanie procesów technologicznych

29. zastosowanie norm czasu pracy: • planowanie produkcji (potrzebna znajomość wskaźnika wykonania normy) • wynagradzanie pracowników • obliczanie przewidywanego kosztu wyrobu normalne warunki pracy: • poprawny wybór obrabiarki i jej wyposażenia • zgodność właściwości materiału obrabianego z wymaganiami rysunku • właściwa wielkość naddatków na obróbkę • zastosowanie najbardziej dogodnych sposobów obróbki • odpowiednie kwalifikacje robotnika do danej pracy • właściwa organizacja pracy i obsługi stanowiska roboczego Projektowanie procesów technologicznych

30. t = tpz/n + tg + tp + to + tf t = tpz/n + (tg + tp)(1 + ku) Projektowanie procesów technologicznych

31. ld = ae (d - ae) +(1-2)mm ae Obliczanie czasu głównego tg = (l+ld+lw)/(f n) ld = d ctgκr /2 +(0.5-2)mm lw = 0.5–3 mm lw = (2-5) mm Projektowanie procesów technologicznych

32. Programowanie obróbki – CAD/CAM W raportach generowanych przez oprogramowanie CAD/CAM występuje czas obróbki zawierający czas główny oraz te składniki czasu pomocniczego, które wykonywane są automatycznie przez obrabiarkę Projektowanie procesów technologicznych

33. Obliczanie kosztów dla potrzeb porównania procesów Kw = M + ΣRzi + B + Ks +ΣKutji + Kog Kw – koszt własny wyrobu M – koszt materiałów bezpośrednich na 1 szt. n – liczba operacji składających się na proces technologiczny Rzi – koszt robocizny bezpośredniej na 1 szt. w operacji i B – straty spowodowane brakami Ks – koszty przygotowania produkcji Ku – koszt pracy stanowiska w ciągu godziny tji – czas jednostkowy operacji i Kog – koszty ogólnozakładowe Projektowanie procesów technologicznych

34. Ka+Kb+Kst+Ke+Kc+Kp+Kwd Ku = KN + Kn + Kr + Km + h KN – zużycie narzędzi na 1 godzinę pracy Kn – koszt napędu obrabiarki na 1 godzinę pracy Kr – koszt remontów na 1 godzinę pracy Km – koszt materiałów pomocniczych i konserwacji na 1 godzinę pracy Ka – koszt amortyzacji maszyn i urządzeń Kb – koszt amortyzacji budynku Kst – koszt wyposażenia stanowiska pracy (w ciągu roku) Ke – koszt oświetlenia (w ciągu roku) Kc – koszt ogrzewania (energii cieplnej) w ciągu roku Kp – koszt eksploatacji pomocy warsztatowych (bez narzędzi) w ciągu roku Kwd – pozostałe koszty wydziałowe w stosunku rocznym h – liczba godzin pracy danego stanowiska w ciągu roku Projektowanie procesów technologicznych

35. Obliczanie wybranych składników kosztu własnego Rz = (tjS0 + tpzSu)Nr tj – czas jednostkowy tpz – czas przygotowawczo-zakończeniowy na 1 szt. So – stawka godzinowa robotnika - operatora Su – stawka godzinowa ustawiacza Nr – narzuty na robociznę (ubezpieczenia, premie, nagrody, urlopy, dodatki, fundusz socjalny) Ks=tTCT+KPWI+KNI tT – czas projektowania procesu technologicznego i opracowania programów obróbki na obrabiarki sterowane numerycznie CT – koszt jednostkowy pracy biura technologicznego KPWI – koszt inwestycyjny przyrządów i uchwytów specjalnych KNI – koszt inwestycyjny narzędzi Projektowanie procesów technologicznych

36. Koszt pracy narzędzi – narzędzia składane Knp – wartość nowego narzędzia nos – liczba ostrzeń KPS – koszt kompletu płytek skrawających k – liczba ostrzy w płytce skrawającej m – liczba kompletów płytek wykorzystywana w całym okresie eksploatacji narzędzia KN = (Knp+m k KPS) tgi/ [Tm k tji] Koszt pracy narzędzi – narzędzia jednolite Knp – wartość nowego narzędzia nos – liczba ostrzeń Kns – koszt jednego ostrzenia T – ekonomiczny okres trwałości ostrza w godzinach tgi – czas główny tji – czas jednostkowy KN = (Knp+nosKns) tgi/ [T(nos+1)tji] Projektowanie procesów technologicznych

37. Koszt jednostkowy produkcji(koszt własny) Kw=Kz+Ks/n Koszt realizacji produkcji (roczny) K=Ks+nKz Ks – koszty stałe (niezależne od wielkości produkcji) Kz – koszty zmienne (zależne od wielkości produkcji) N – wielkość produkcji Projektowanie procesów technologicznych

38. Porównanie wariantów procesu Projektowanie procesów technologicznych

39. wg R.Bakerijan: Tool and Manufacturing Engineer's Handbook, Vol.VI, Chapter 11, 1992 Projektowanie procesów technologicznych

40. wg R.Bakerijan: Tool and Manufacturing Engineer's Handbook, Vol.VI, Chapter 11, 1992 Projektowanie procesów technologicznych

41. dokumentacja technologiczna – zbiór dokumentów zawierający informacje potrzebne do realizacji procesu technologicznego • dokumenty główne: • karta technologiczna • instrukcja technologiczna • program obróbki technologicznej (CNC) • karta normowania czasu pracy • wykaz pomocy warsztatowych • karta normowania materiału Projektowanie procesów technologicznych

42. karta technologiczna(dotyczy całego procesu technologicznego) Projektowanie procesów technologicznych

43. instrukcja technologiczna(dotyczy operacji technologicznej) Projektowanie procesów technologicznych

44. instrukcja technologiczna(szkic obróbkowy) Projektowanie procesów technologicznych

45. Wykorzystanie oprogramowania SolidWorks do tworzenia graficznej dokumentacji technologicznej Projektowanie procesów technologicznych

46. Automatyzacja projektowania procesów technologicznych Metoda wariantowa wywodzi się z idei typizacji procesów technologicznych. Polega na odnalezienie procesu o największym podobieństwie technologicznym i po wprowadzeniu niezbędnych poprawek uzyskaniu nowego procesu. • Sposoby realizacji: • projektowanie w oparciu o zbiór indywidualnych procesów • projektowanie w oparciu o procesy typowe • projektowanie z uwzględnieniem technologii grupowej (często dla istniejących procesów) Metoda generacyjna - oparta jest na na idei Features. Proces powstaje w oparciu o syntezę procesów elementarnych (procesów obróbki poszczególnych powierzchni części). Projektowanie procesów technologicznych

47. Baza danych procesów technologicznych Projektowanie procesów technologicznych