Priprema Proizvodnje - Skripta_Ver_0.9 (1)

8/18/2019 Priprema Proizvodnje - Skripta_Ver_0.9 (1)

1/140

Priprema proizvodnje

(interne nastavne podloge)

Slavonski Brod, 2016.


2/140


2


3/140


3

Sadržaj

1. UVOD ..................................................................................................................................... 6

2. TEHNOLOŠKA PRIPREMA PROIZVODNJE KAO FUNKCIJA PROIZVODNOG SUSTAVA ........... 10 2.1 Mjesto i uloga tehnološke pripreme proizvodnje u proizvodnom sustavu ............................... 10

2.2 Utjecaj oblika industrijske proizvodnje na razradu tehnološkog procesa .................................. 122.3 Tehnološka priprema proizvodnje u organizacijskoj strukturi tvrtke ........................................ 15

2.4 Mjesto i uloga tehnološke pripreme u razvoju proizvoda.......................................................... 16

2.5 Osnovni zadaci tehnološke pripreme proizvodnje ..................................................................... 18

3. UVOD U PROJEKTIRANJE TEHNOLOŠKIH PROCESA ............................................................. 19 3.1 Značaj projektiranja tehnoloških procesa .................................................................................. 19

3.2 Metode projektiranja tehnoloških procesa ................................................................................ 20

3.3 Sustavi projektiranja tehnoloških procesa ................................................................................. 22

3.3.1 Projektiranje individualnih tehnoloških procesa .......................................................................... 22 3.3.2 Grupna i tipska tehnologija .......................................................................................................... 23

4. OSNOVNE FAZE PROJEKTIRANJA TEHNOLOŠKIH PROCESA ................................................. 26 4.1 Koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa ....................................................................... 26

4.2 Detaljno projektiranje tehnoloških procesa ............................................................................... 28

4.3 Suvremene metode i tehnike razvoja CAPP sustava .................................................................. 30

4.3.1 Kratak pregled razvijenih CAPP sustava ....................................................................................... 30

5. DEFINIRANJE POLAZNOG MATERIJALA I PRIPREMKA .......................................................... 31 5.1 IZBOR POLAZNOG MATERIJALA............................................................................................................ 31

5.1.1 Izbor optimalne varijante pripremka ............................................................................................ 32

5.2 Dodaci za obradu ....................................................................................................................... 36

6. BAZNE POVRŠINE – BAZE ..................................................................................................... 41 6.1 Konstrukcijske baze .................................................................................................................... 41

6.2 Tehnološke baze ......................................................................................................................... 43

7. ODREĐIVANJE REDOSLIJEDA OPERACIJA I ZAHVATA .......................................................... 47 7.1.1 Određivanje potrebnih zahvata za obradu elementarnih površina ............................................. 51 7.1.2 Određivanje redoslijeda zahvata ............................................................ ...................................... 52 7.1.3 Grupiranje zahvata u operacije .................................................................................................... 55

8. IZBOR ALATNOG STROJA ...................................................................................................... 57

8.1 Ograničenja koja utječu na odabir stroja ................................................................................... 57

9. IZBOR NAČINA STEZANJA I POZICIONIRANJA OBRATKA ...................................................... 59 10. IZBOR ALATA ZA OBRADU .................................................................................................... 68

10.1 ODABIR ALATA ZA TOKARENJE ........................................................................................... 72

10.2 Označavanje pločica i držača .............................................................................................. 78

10.3 Odabir alata za glodanje ..................................................................................................... 81

10.3.1 Izbor vrste alata ............................................................ ............................................................ 81 10.3.2 Izbor materijala glodala ........................................................... ................................................. 81 10.3.3 Izbor odgovarajuće veličine alata ....................................................... ...................................... 81 10.3.4 Odabir broja zubi glodala ......................................................................................................... 82 10.3.5 Izbor rezne geometrije alata .............................................................. ...................................... 82

11. IZBOR REŽIMA OBRADE ZA TOKARENJE .............................................................................. 84 11.1 Brzina rezanja ..................................................................................................................... 85

11.2 Posmak ............................................................................................................................... 87


4/140


4

11.3 Dubina rezanja .................................................................................................................... 88

11.4 Izbor režima obrade prema zahtijevanoj površinskoj hrapavosti ...................................... 89

11.4.1 Utjecaj brzine rezanja na hrapavost površine .......................................................................... 89 11.4.2 Utjecaj posmaka pri rezanju na hrapavost površine ................................................................ 90 11.4.3 Operacija tokarenja .................................................................................................................. 91 11.4.4 Površinska hrapavost kod glodanja ............................................................... ........................... 93

11.4.5 Utjecaj dubine rezanja na hrapavost površine ...................................................... ................... 93

12. IZBOR REŽIMA OBRADE PRI GLODANJU .............................................................................. 95 12.1 Brzina rezanja ..................................................................................................................... 95

12.2 Posmak ............................................................................................................................... 96

12.3 Dubina rezanja .................................................................................................................... 97

12.3.1 Optimiziranje režima obrade ................................................................................................... 98

13. IZBOR ALATA I REŽIMA OBRADE ZA BUŠENJE .................................................................... 100 13.1.1 Zabušivanje ............................................................................................................................ 100 13.1.2 Bušenje ............................................................... .............................................................. ...... 102

14. VISOKOBRZINSKA OBRADA (VBO) ..................................................................................... 105 14.1 Definicija visokobrzinske obrade ..................................................................................... 105

14.1.1 Prednosti visokobrzinske obrade ........................................................................................... 107 14.1.2 Nedostaci visokobrzinske obrade ........................................................................................... 108

14.1.3 Područja primjene visokobrzinske obrade ............................................................................. 109

15. IZRAČUN VREMENA IZRADE ............................................................................................... 110

16. PLANIRANJE SERIJE ............................................................................................................ 113

17. GREŠKE OBRADE ................................................................................................................ 115

18. MJERE ZA POVEĆANJE PRODUKTIVNOSTI ......................................................................... 119

19. Uvod u PROGRAMIRANJE CNC STROJEVA ......................................................................... 120

19.1 Tradicionalna i CNC strojna obrada .................................................................................. 120

19.2 Osnovni koncept programiranja CNC strojeva ................................................................. 122

19.2.1 Pravokutni koordinatni sustav ............................................................................................... 123 19.2.2 Polarni koordinatni sustav ..................................................................................................... 125 19.2.3 Referentne točke stroja ......................................................................................................... 126

19.3 Koordinatni sustav stroja .................................................................................................. 127

19.4 Programabilni mjerni sustavi ............................................................................................ 129

19.4.1 Apsolutni mjerni sustav ........................................................... ............................................... 129 19.4.2 Inkrementni mjerni sustav ..................................................................................................... 130

19.5 Metode programiranja ..................................................................................................... 132

19.5.1 Ručno programiranje ............................................................................................................. 132 19.5.2 Dijaloško (radioničko) programiranje ............................................................ ......................... 132 19.5.3 CAM sustav programiranja ................................................................ ..................................... 133

20. TEHNOLOŠKA DOKUMENTACIJA ........................................................................................ 134 20.1 Tehnološka dokumentacija montaže ............................................................................... 134

20.2 Tehnološka dokumentacija strojne obrade ...................................................................... 135

20.2.1 Operacijski list ........................................................................................................................ 135 20.2.2 Plan stezanja .......................................................................................................................... 136 20.2.3 Plan alata ............................................................ .............................................................. ...... 137 20.2.4 Plan rezanja ........................................................................................................... ................. 138

21. LITERATURA ....................................................................................................................... 139


5/140


5

Pregled korištenih kratica ATO (Assembly To Order) Montaža prema narudžbi

CAA (Computer Aided Assembly) Računalom podržana montaža

CAD (Computer Aided Design) Računalom podržano projektiranje

CAE (Computer Aided Engineering) Računalom podržana inženjerska analizaCAM (Computer Aided Manufacturing) Računalom podržana proizvodnja

CAPP (Computer Aided Process Planning) Računalom podržano projektiranje tehnološkihprocesa

CAT (Computer Aided Testing) Računalom podržana kontrola

CATS (Computer Aided Transport and Storage) Računalom podržan transport i skladištenjeCAx (Computer Aided everything) Generički naziv za programske sustave koji

omogućavaju računalnu podršku različitiminženjerskim aktivnostima (CAD, CAPP, CAM,...)

CE (Concurrent Engineering) Konkurentno (simultano) inženjerstvo

CL data (Cutter Location Data) Podaci upravljačkog programa za definiranje putanjealata pri obradi na strojevima

CM (Cellular Manufacturing) Ćelijska proizvodnja

CNC (Computer Numerical Control) Numeričko upravljanje primjenom računala

CPS (Capacity Planning and Scheduling) Planiranje i raspoređivanje kapacitetaDST (Decision Support Tools) Alati za podršku odlučivanja

DW (Data Warehouse) Skladište podataka

EDI (Electronic Data Interchange) Standard za razmjenu podataka u elektronskom obliku

EDM (Engineering Data Management) Upravljanje inženjerskim podacima

ERP (Enterprise Resource Planning) Planiranje resursa poduzećaES (Expert System) Ekspertni sustavi

ETO (Engineering To Order) Inženjering prema narudžbi

FML (Flexible Manufacturing Lines) Fleksibilna tehnološka (proizvodna) linija

ICAM (Integrated Computer Aided

Manufacturing)

Integrirana proizvodnja primjenom računala – USAprojekta

ISO (International Organization for

Standardization)

Međunarodna organizacija za standardizaciju

JSIC (Japan Standard Industry Classification) Japanski standard industrijske klasifikacije

LAN (Local Area Network) Lokalna računarska mreža(Lean Manufacturing) Lean-„vitka“ proizvodnja

MAS (Multy-Agent System) Multi-agent sustav

MRP (Material Requirements Planning) Planiranje materijalnih resursa

MTO (Make To Order) Proizvodnja prema narudžbi

MTS (Make To Stock) Proizvodnja za zalihe

NAICS (North American Industry Classification

System)

Sjevernoamerički standard industrijske klasifikacije

NC (Numeric Control) Numeričko upravljanje

PCA (Part Coding and Classification Analysis) Klasifikacija i grupiranje proizvoda primjenom

konstrukcijsko-tehnoloških klasifikatoraPERA (Purdue Enterprise Reference

Architecture and Methodology

Referentna arhitektura i metodologija za CIM,

razvijena na univerzitetu Purdue

PFA (Product Flow Analysis) Klasifikacija i grupiranje proizvoda na bazi analize

tehnoloških procesaSET (Standard d'Échange et de Transfert) Francuski standard za razmjenu podataka između CAx

sustava

SPM (Spare Parts Management) Upravljanje rezervnim dijelovima

STEP (STandard for the Exchange of Product

model data)

Standard za kreiranje, razmjenu i dijeljenje digitalnih

podataka o proizvodu

STEP-NC (STEP Numerical Control) Prošireni STEP standard za programiranje CNC strojeva

TIF (Technology Impact Factor) Tehnološki utjecajni faktor


6/140


6

1. UVOD

Razvoj privrede je osnovni uvjet za razvoj društva u cje lini. Osnova privrede je proizvodnadjelatnost, pod kojom se podrazumijeva materijalna proizvodnja koja se realizira u okviru poslovnog,

odnosno proizvodnog sustava. Proizvodni sustav će dobro poslovati, ostvariti rast i razvoj samo akozadovolji uvjete tržišta, odnosno, ako proizvodi upotrebljiv, ekonomičan, kvalitetno dizajniran, ekološki

podoban, konkurentan i za tržište prihvatljiv proizvod [1]. Česte promjene uvjeta poslovanja na globalnomsvjetskom tržištu proizvoda uvjetovale su prilagođavanje proizvodne strategije u vremenu, slika 1.1.

Slika 1.1 Promjenjivost proizvodne strategije u vremenu

Tijekom šezdesetih i sedamdesetih godina prošlog stoljeća uspješnu proizvodnju je karakteriziralaniska cijena proizvoda, odnosno troškovi proizvodnje i veliki broj proizvedenih dijelova. Osnovnaproizvodna strategija je bila usmjerena na proizvodnju što jeftinijeg proizvoda u što većim količinama. Uprošlosti se kvaliteta gledala kao nešto što košta, ekstra trošak, koji su kupci plaćali. Međutim, početkomosamdesetih godina pod utjecajem japanske poslovne filozofije kvaliteta postaje osnova proizvodne

strategije uz osjetno smanjenje veličina serija proizvoda. Devedesetih godina prošlog stoljeća, poredtroškova i kvalitete pojavljuje se faktor koji postaje kritičan za uspjeh u proizvodnji malih serija proizvoda,a to je vrijeme pojave proizvoda na tržištu (time-to-market). Uočeno je da proizvodni sustavi koji kasne saplasmanom proizvoda na tržište i njihovom pravovremenom zamjenom novim ili obnovljenimproizvodima doživljavaju neuspjeh u poslovanju. Nakon toga se pojavljuje strategija koja se odnosi naprilagođavanje izvornog proizvoda zahtjevima svakog pojedinačnog kupca (customization).

Konkurencija na globalnom tržištu se stalno povećava i zaht jeva znanje, stalnu edukaciju, kao iprimjenu inovacija u iznalaženju novih ili unapređenju postojećih proizvodnih rešen ja koja mogu dazadovolje potrebe i očekivanja kupaca. Odgovor industrijske proizvodnje je uvođenje novih tehnologija uprocese projektiranja i proizvodnje, a posebno tehnologija koje se baziraju na fleksibilnoj automatizaciji i

prim jeni računala.Brzim razvojem novih materijala i informatike stvoreni su uvjeti za brži razvoj tehnologije. Sve oštrijizahtjevi kupaca i sve veća konkurencija na svjetskom tržištu u području strojogradnje, primoravajutvornice da povećaju efektivnost proizvodnih procesa. Optimalna konstrukcija i kvalitetan tehnološkiproces su temelj za ekonomičnu strojarsku proizvodnju. Iz toga proizlazi osnovni cilj suvremene strojarskeproizvodnje, a to je ekonomična izrada proizvoda propisane kvalitete i njegova pravovremena isporukakupcu. Pritom konstruktor i tehnolog imaju ključnu odgovornost. Zadatak konstruktora je konstruirati

jednostavan, lagan, pouzdan, tehnologičan i funkcionalan proizvod te odrediti njegovu ekonomičnukvalitetu prema geslu: “dati samo onoliko kvalitete koliko je potrebno, a ne koliko se može”.


7/140


7

Tehnolog pravilnim izborom i primjenom postupaka obrade osigurava izradu proizvoda u propisanoj

kvaliteti uz što manje troškove. Za postizanje ovog cilja potrebno je dobro poznavanje strojarskihtehnologija, a posebno tehnologije obrade odvajanjem čestica koja je još uvijek dominantna. Naime,danas se još uvijek oko 80 % svih dijelova strojeva obrađuje postupcima obrade odvajanjem čestica. Priizradi metalnih proizvoda, prosječni udio ukupnog vremena izrade kod pojedinih vrsta operacija obrade

je slijedeći:

To potvrđuju podaci tvrtke Daimler Chrysler (DC) gdje obrada odvajanjem čestica (OOČ) ima najveći vremenski udio u odnosu na sklapanje, spajanje, praoblikovanje i preoblikovanje:

Oko 60 % porasta nove vrijednosti u DC-u potječe iz segmenta obrade odvajanjem čestica. Prednosti i nedostaci postupaka obrade rezanjem dani su u tablici niže:

Ovdje su prednosti važnije, jer se većina suvremenih visokopreciznih dijelova strojeva mogu završno obraditi samo postupcima obrade rezanjem koja tako zadržava svoj značaj u odnosu na druge postupke. Veći broj obradaka koji su se prije obrađivali rezanjem, danas se oblikuju deformiranjem te zbog toga opada broj operacija grube obrade rezanjem.

Na slici 1.2 vidi se iskorištenje materijala i utrošak energije kod pojedinih postupaka obrade.

Slika 1.2 Iskorištenje materijala kod pojedinih postupaka obrade

Kod postupaka praoblikovanja (lijevanje, sinteriranje) postoji visoko iskorištenje materijala (90 do 95 %) i mali specifični utrošak energije (30 do 38 MJ/kg). Kod postupaka preoblikovanja (hladno i polutoplo prešanje, toplo kovanje u ukovnjima) iskorištenje materijala manje (75 do 85 %), a utrošak energije veći (41 do 49 MJ/kg). Najmanje iskorištenje materijala (40 do 50 %) i na jveći utrošak energije (66 do 82 %) je kod postupaka obrade odvajanjem čestica.


8/140


8

Na slici 1.3 prikazan je utjecaj kvalitete na troškove obrade. Samo promjenom tolerancije za 1 stupanj (npr. H8 u H7), troškovi obrade se povećavaju za 20 do 30 %.

Zbog rastućih zahtjeva na kvalitetu strojeva,postoji tendencija da se svakih 10 godina točnost obrade povećava za jedan IT – stupanj. Na taj načinfina obrada dobiva sve više na značaju, a

troškovi obrade se povećavaju. Poznata je činjenica da konstruktor svojim radommože utjecati na 60 do 70 % troškova izrade proizvoda, a tehnolog i više od toga tj. 70 do 80 %. Također je poznato da tehnolog s dobrim znanjemmože i na starijoj opremi kvalitetnije i ekonomičnije izraditi neki dio nego onaj slabogznanja na novoj opremi.

Slika 1.3 Prikaz relativnih troškova obrade u funkciji kvalitete obrađene površine

Trend razvoja strojeva i novi zahtjevi prema tehnologiji• Razvoj obrade rezanjem i alatnih strojeva bazirao se na prethodnom razvoju reznog materijala

odnosno alata (pravilo: ne može stroj dati više nego što to dopušta resurs alata). • Zbog štednje energije, prostora i skupih materijala, pogonski i radni strojevi postaju sve manjih

gabarita i masa (trend “laka konstrukcija” (Light Design) tj. mala težina strojnih dijel ova(zrakoplovstvo, svemirska tehnika, automobilska industrija itd.).

• Radni i energetski strojevi postaju brzohodniji i sa znatno većim specifičnim opterećenjimavitalnih dijelova. To zahtjeva materijale veće čvrstoće i tvrdoće koji postaju sve više teškoobradivi.

• Dodaci za obradu sve manji (NNST tehnologije). Fina obrada i integritet obrađene površine(Surface Integrity) dobivaju sve više na značaju. Radi konkurentnosti na tržištu, potrebno je utvornici osigurati visoku kvalitetu i nisku cijenu proizvoda. Broj komada obradaka u seriji danas je

često i jedan komad. • Radni i energetski strojevi, oprema i alati postaju sve više visokoprecizni, visokopouzdani i naravno

skuplji, a strojarske tehnologije postaju vrlo složene i kompleksne. To je izazov za inženjer e(konstruktore i tehnologe) u tvornicama koji moraju dati adekvatna rješenja.

Utjecaj navedenih trendova uzrokuje u proizvodnji promjenu nekih važnih parametara i to: • Veće nabavne cijene obradnih strojeva i veće plaće radnika utječu na povećanje satnice

proizvodnog mjesta.

• Skupi obradni strojevi moraju raditi u više smjena i vikendom, a što je teško izvodivo za radnikeoperatore na tim strojevima u proizvodnji. Medicina rada je spoznala da nije moguće mijenjatibioritam i navike ljudi u smislu promjene ritma “dan – noć”. Zbog toga se sve više uvode

automatizirani fleksibilni obradni sustavi (FMS) koji mogu raditi i u svako doba.• Raste intenzitet korištenja alatnih strojeva što traži veće režime obrade, a što smanjuje

postojanost alata.

Navedene promjene zahtijevaju novi pristup i prilagođavanje tvornice, kako u tehnološkom tako i u organizacijskom i smislu. Cilj je povećanje efikasnosti proizvodnje što se mjeri s četiri važna parametra proizvodnje koji moraju biti na visokoj razini, a to su:

To se postiže slijedećim mjerama: uvođenjem automatizacije, informatizacije (CAD, CAM i

CIM sustavi), automatiziranih fleksibilnih obradnih sustava (FMS), dobrom organizacijom rada,primjenom suvremenih tehnologija, redovitim održavanjem opreme i stalnom izobrazbomkadrova (doživotno obrazovanje).


9/140


9

Sustavi projektiranja tehnoloških procesa se mogu shvatiti kao "most" između projektiranjaproizvoda i procesa njegove proizvodnje. Automatizacija projektiranja proizvoda usp ješno se rješavaprimjenom CAD/CAE sustava. Primjenom suvremenih CAM sustava i uvođenjem CNC obradnih sustavarazličite nam jene u proizvodnju, značajno se povećava njena produktivnost i fleksibilnost. Problem nastajeu fazi projektiranja tehnoloških procesa, koji, s jedne strane treba ju zadovoljiti zahtjeve projektanata, a sadruge strane uvažiti tehnološke mogućnosti proizvodnje. Prim jenom računala u ovom području dolazi do

razvoja CAPP (Computer Aided Process Planning) sustava za automatizaciju projektiranja tehnološkihprocesa izrade proizvoda. Težnja ovih sustava je da se na neki način modelira logika rada tehnologa, ipomoću računalnih programa izvrši simulacija njegovog rada.

Razvoj CAPP sustava je veoma složen i kompleksan zadatak, kako zbog raznovrsnosti proizvoda,složenosti projektiranja i planiranja velikog broja kompleksnih aktivnosti koje čine tehnološke procese urazličitim proizvodnim uvjetima. To je utjecalo na nemogućnost razvoja univerzalnih komercijalnih rešenja što kao posljedicu ima nizak stupanj primjene CAPP sustava u industriji. Zbog toga aktivnost projektiranja

tehnoloških procesa veoma često predstavlja usko grlo u integriranom proizvodnom okruženju. Kao

potvrda prethodne teze, na slici 1.4 je prikaz primjene elemenata računalom podržane proizvodnje(CIM) u malim i srednjim poduzećima, odakle se vidi razina primjene CAPP i CAM sustava koja unajvećoj mjeri oslikava razinu razvijenosti tehnološke pripreme proizvodnje [2].

CE-konkurentno inženjerstvoCAPP-računalom podržanoprojektiranje tehnoloških procesaAGV-automatski vođena vozilaFMS-fleksibilni tehnološki sustaviGT-grupna tehnologija

MM-multimedija

EDI-elektronska razmjena poslovnih

informacija

CAM-računarom podržanaproizvodnja

(u užem smislu)CAD-računarom podržanoprojektiranje

MRP-planiranje proizvodnih resursa

Slika 1.4 Primjena elemenata CIM-a u malim i srednjim poduzećima [2]

Kod implementacije nove tehnologije nije upitno da li je treba uvoditi, već kako to postići i na kojinačin izvršiti izbor nove tehnologije za konkretni proizvod. Svjetska iskustva pokazuju da se najboljirezultati postižu uvođenjem novih tehnologija "korak po korak", čime se osigurava maksimalna

iskoristivost veoma skupe opreme.Jedan od najeksplicitnijih pokazatelja tehnološke razvijenosti nacionalne ekonomije jesttehnološka složenost proizvoda i tehnološka razvijenost tehnologije. Tehnologije više tehnološke razineimaju ukupne troškove veće (veće investicije u proizvodnu opremu), u odnosu na konvencionalne tehnologije (proizvodna oprema znatno jeftinija), međutim, novim tehnologijama ostvaruju se daleko većiprihodi, tako da je dobit znatno veća.


10/140


10

2. TEHNOLOŠKA PRIPREMA PROIZVODNJE KAOFUNKCIJA PROIZVODNOG SUSTAVA

2.1 Mjesto i uloga tehnološke pripreme proizvodnje u proizvodnom sustavu

Poslovni proces predstavlja skup procesa proizvodnih, ekonomskih i društvenih podsustava i

elemenata koji povezuju tržište sa poslovnim sustavima.Proizvodni proces je skup međusobno povezanih aktivnosti u okviru kojeg se vrši pretvorba informacija,materijala i energije u gotov proizvod posredstvom radnog osoblja i radnih sredstava, a sastoji se od niza

podsustava kao što su:• obradni podsustav ( izraci, oprema, alati )• transportni sustav ( transport, manipulacija, skladištenje ) • sustav prostora ( proizvodni, pomoćni, skladišni, prometni)• energetski sustav ( izvori energije, mreže ) • informacijski sustav (oprema, podrška) • sustav radnog osoblja ( proizvodni i pomoćni radnici, rukovodioci ) • sustav organizacije ( makro i mikro organizacija, rukovođenje )

Prema tome, cilj proizvodnog procesa je

proizvodnja proizvoda u zahtijevanoj kvaliteti,

vremenu izrade i uz najniže moguće troškove.

Slika 2.1 Opći model složenog PS-a

Tehnološki proces je dio proizvodnog procesa koji se sastoji od skupa međusobno povezanih aktivnosti,odnosno operacija rada sa ciljem pretvorbe polaznog materijala u gotove dijelove, ili dijelova u

podsklopove, sklopove i gotove proizvode.

Obradni proces je dio tehnološkog procesa koji se sastoji od skupa aktivnosti, koje pripremaktransformira u gotov dio, u smislu promjena fizičko-kemijskih karakteristika, oblika, dimenzija, itd. usuglasnosti s propisanim tehničko-tehnološkim zahtjevima pojedinih operacija izrade koje se izvode naodgovarajućim obradnim sustavima.

Slika 2.2 Shema hijerarhijskih odnosa u poslovnim sustavima

POSLOVNI SUSTAV

Poslovni proces

PROIZVODNI SUSTAV

Proizvodni procesSirovina, poluproizvod Proizvod

TEHNOLOŠKI SUSTAV Tehnološki proces Dio, sklopPripremak

OBRADNI SUSTAV

Obradni procesPripremak Obradak


11/140


11

Slika 2.3 Obradni sustav

Priprema proizvodnje prethodi proizvodnom procesu, ali je izuzetno značajna jer o njoj ovise rezultatiproizvodnje i poslovanja. Pripremom se daju značajni odgovori na pitanja: kako, čime, za koje vrijeme,gdje, uz kakve troškove ... proizvoditi.

Raščlanjuje se na:• Tehnološku pripremu - koja obuhvaća poslove izrade tehnološkog procesa, konstrukcije spec.alata, izradu normativa i dr.

• Operativnu pripremu - koja obuhvaća poslove operativnog planiranja, lansiranja i praćenjaproizvodnje, transport, osiguranje alata i repromaterijala

Naziv tehnologija je izvedenica iz grčkih riječi "tehne" što označava vještinu i "logos?" što označava znanje.

Slika 2.4 Model proizvodnog sustava


12/140


12

2.2 Utjecaj oblika industrijske proizvodnje na razradu tehnološkog procesa

U poslovnom svijetu postoje razne klasifikacije proizvodnih sustava i industrijske proizvodnje.

Najčešće se klasifikacija industrijske proizvodnje može sresti u okviru odgovarajućih standarda pojedinihdržava, kao što je npr. japanski standard industrijske klasifikacije (JSIC), sjevernoamerički industrijskiklasifikacijski sustav (NAICS), koji se koristi u USA, Kanadi i Meksiku, itd. Klasifikacija industrijske

proizvodnje prema različitim karakteristikama i s različitih gledišta prikazana je u tablici 2.1.

Tablica 2.1 Klasifikacija industrijske proizvodnje i proizvodnih sustava [6,4]

Gledište Oblik industrijske proizvodnje

Klasifikacija prema "vrsti proizvodnog

procesa"

Kako proizvoditi?

Procesna industrija (kontinuirana proizvodnja)

Proizvodna industrija (diskretna proizvodnja)

Klasifikacija prema "tipu proizvodnje,

odnosno obimu proizvodnje"

Koliko proizvoditi?

Masovna proizvodnja

Serijska proizvodnja (maloserijska, srednje serijska i

velikoserijska)

Pojedinačna proizvodnja

Klasifikacija prema "mjestu i razini zaliha

u proizvodnom toku, odnosno stupnju

ulaganja kupca na karakteristike

proizvoda i proizvodnju"

U kojoj mjeri je proizvod završenprije narudžbe?

Proizvodnja za zalihe-MTS (Make to Stock)

Montaža prema narudžbi-ATO (Assembly to Order)

Proizvodnja prema narudžbi-MTO (Make to Order)

Inženjering prema narudžbi-ETO (Engineering to order)

Klasifikacija prema "obliku toka

materijala i rasporedu strojeva i opreme

u sustavu"

Kako se kreće radni predmet uproizvodnom toku?

Predmetno orijentirani tok (product layouts) -

redoslijed strojeva i opreme prema tehnološkomprocesu

Procesno orijentiran tok (process layouts) - grupiranje

strojeva i opreme prema vrsti funkcije

Fiksna pozicija toka (fixed position layout) – operacijeobrade se izvode na jednom mjestu, uglavnom

jedinstveni proizvodi, odnosno projekti

Hibridni tok (hybrid layout) – kombinacija tokova

Klasifikacija prema "pravcu proizvodnje"

Koji je pravac proizvodnje?

Tehnološko guranje - prodavati ono što se možeproizvesti prema planu/bez povratne sprege -

jednosmjerno (push production)

Tržišno povlačenje - proizvoditi onoliko koliko se možeprodati prema zahtjevu tržišta/sa povratnom spregom- dvosmjerno (pull production)

Klasifikacija prema "načinu pokretanjaproizvodnje"

Koji je način pokretanjaproizvodnje?

Ponavljajuća proizvodnja uvijek istog proizvoda

(repetitive production)

Proizvodnja više proizvoda prema vremenskom

planiranju (lot production)


13/140


13

Tablica 2.2 Usporedne karakteristike tradicionalnih proizvodnih sustava [4]

Karakteristike

Proizvodni sustav

Projekt

proizvodnja

Pojedinačnaproizvodnja

Serijska

proizvodnja

Masovna

proizvodnja

Kontinuirana

proizvodnja

Tip opreme Kombinacija

opreme opće i

specijalnenamjene

Opće namjene,fleksibilna oprema

Univerzalne

namjene,

fleksibilna oprema

Specijalizirane

namjene

Specijalizirane

namjene, bazirana

na visokimtehnologijama

Raspored

procesa i

opreme

Fiksna pozicija Fokusiranje na

procese, Procesno

orijentiran tok

Fokusiranje na

procese,

Procesno

orijentiran tok

Fokusiranje na

proizvode,

Predmetno

orijentiran tok

Fokusiranje na

proizvode,

Predmetno

orijentiran tok

Stručnostradnika

Visoko

kvalificirani i

fleksibilni

Visoko

kvalificirani i

fleksibilni

Srednje do visoko

kvalificirani i

fleksibilni

Kvalificirani za

obavljanje jedne

funkcije

Razni oblici

kvalifikacije u

zavisnosti od

funkcije

Količineproizvoda

Uglavnom jedan

proizvod

(jedinstven)

Uglavnom male

količine, ali mogubiti i srednje

Uglavnom

srednje, ali mogu

biti i male

Velike Vrlo velike

Vrste

proizvoda

Jedinstveni

proizvodi

(brodovi, avioni,

itd.), Veliki

strojevi specijalne

namjene

Mašine specijalnenamjene, Dijelovi i

podsklopovi za

avione, mostove,

itd.

Dijelovi i

podsklopovi za

automobile,

mašine općenamjene,

montaža elekt.sklopova, itd.

Automobili,

proizvodi širokepotrošnje (npr.kućni aparati)

Proizvodi širokepotrošnje

(npr. plastični istakleni proizv.,

kućna kemija),proizvodnja

čelika, itd. Varijantnost

proizvoda

Vrlo visoka Vrlo visoka Visoka do srednja Srednja do mala Vrlo mala

Proizvodnost Vrlo mala Mala Mala do srednja Srednja do velika Vrlo velika

Vrijeme

pripreme

Vrlo dugo i

varijabilno

Dugo, ali

varijabilno i

frekventno

Dugo, ali

varijabilno i

frekventno

Dugo i

kompleksno

Dugo,

kompleksno,

skupo, jednolično

Proizvodni

ciklus

Vrlo dug i

varijabilan

Dug i varijabilan Srednje dug i

varijabilan

Kratak i generalno

konstantan

Vrlo kratak i

konstantan

Vrlo mali broj proizvodnih sustava pripada jednoj određenoj kategoriji s obzirom na oblik proizvodnogsustava i strategiju u proizvodnji. Većina tvrtki se može klasificirati kao hibridna.

Slika 2.5 Relacija između vrsteproizvodnog sustava i strategije

proizvodnje [5]


14/140


14

Pri definiranju tehnološkog procesa treba poštivati opće pravilo, da trošak definiranja procesa treba biti uodgovarajućem odnosu s očekivanim rezultatima procesa (kvaliteta, proizvodnost, ekonomičnost).S definiranjem procesa vezane su dvije vrste troška:

a) Jednokratni trošak Tj , koji uključuje trošak planiranja procesa i trošak nabave opreme i trajnihalata, te trošak organiziranja proizvodnog sustava i probne proizvodnje (trošak pripremeproizvodnje)

b) Trajni trošak Tt , ponavljajući trošak, koji prati izradu svake jedinice proizvoda pri odvijanjuprocesa.

gdje je:

qm - masa materijala za 1 komad proizvoda, kg/kom

cm - cijena jedinice mase materijala, Njed/kg

i - vrijeme i-te operacije pri izradi proizvoda, min/kom i=1,2,3....,n.

ci - cijena jedinice vremena i-tog RM-a, Njed/min

Bez ulaženja u dublje analiziranje tehničko-ekonomskih međuzavisnosti, može se tvrditi sljedeće:1) Ako je jednokratni trošak velik (detaljno planiranje procesa, skupe naprave i alati, specijalni

strojevi,...), tada je trajni trošak kod izrade svake jedinice proizvoda mali;2) Ako je jednokratni trošak mali, trajni trošak će biti velik.

Budući da i jednokratni i trajni troškovi opterećuju svaku proizvedenu jedinicu proizvoda, potrebno jepostići, u zavisnosti od broja komada N i ostalih karakteristika proizvoda minimalne troškove Tu po jediniciproizvoda, optimalnim utvrđivanjem odnosa jednokratnih i trajnih troškova.

Tako se, dakle u zavisnosti od broja komada, odnosno tipa proizvodnje, određuje polazna osnova zatehnološki proces prvenstveno s troškovnog polazišta.

Kod pojedinačne i maloserijske proizvodnje obim jednokratnih ulaganja treba držati koliko jemoguće na niskoj razini budući da se dijele na relativno mali broj komada, ali su zato trajni troškovirelativno visoki zbog korištenja manje produktivne opreme i niže razine tehnološke pripreme proizvodnje. Prije početka proizvodnje potrebno je provesti opsežne polove projektiranja, konstrukcije i tehnološkepripreme, koji su povezani sa znatnim utroškom vremena i financijskih sredstva (ovi troškovi učestvuju uukupnim troškovima proizvodnje s velikim udjelom). Proizvodni radnici trebaju imati relativno visokukvalifikaciju, budući da tehnološki postupci, u pravilu nisu detaljno propisani. Radne naprave i specijalnialati primjenjuju se relativno malo.

Kod srednjeserijske, velikoserijske i masovne proizvodnje stupanj razrade tehnološkog procesa jeveliki kako bi se smanjili troškovi i vrijeme izrade.

Posljedično i oblik tehnološke dokumentacije za svaki tip proizvodnje neće biti isti.


15/140


15

2.3 Tehnološka priprema proizvodnje u organizacijskoj strukturi tvrtke

Mjesto, uloga i djelokrug zadataka tehnološke pripreme proizvodnje u velikoj m jeri ovisi o vrstiorganizacijske strukture tvrtke, koja je određena unutrašnjom pod jelom rada i formiranjem nižihorganizacijskih jedinica. Postoje tri osnovna modela organizacijske strukture proizvodnih sustava, koji se

međusobno mogu kombinirati u složene oblike strukture:

Procesna ili centralizirana, Predmetna ili decentralizirana i

Projektna ili matrična.

Procesna, odnosno funkcionalna ili centralizirana organizacijska struktura, predstavlja pristup u

kome određena funkcija vrši rad na prostoru cijelog proizvodnog sustava u okviru svog, stručnoodređenog, područja rada – procesa. Ovaj oblik organizacije je pogodan za proizvodne sustave nižegstupnja složenosti procesa rada, slika 2.6.

Slika 2.6 Procesna struktura proizvodnog sustava

Predmetna ili decentralizirana organizacijska struktura predstavlja pristup u kome proizvod,

proizvodni program i tržište, određuju organizacijski oblik kao skup jedinica koje imaju sposobnostodržavanja nezavisne radne i poslovne egzistencije u vremenu i zadanim uvjetima okoline. Ovaj oblikorganizacije je pogodan za proizvodne sustave višeg stupnja složenosti procesa rada, slika 2.7.

Slika 2.7 Predmetna struktura proizvodnog sustava


16/140


16

Projektna ili matrična organizacijska struktura je pristup na principima specijaliziranih jedinica iprojektnog pristupa u upravljanju proizvodnim sustavima. Projektni pristup u razvoju organizacijske

strukture je pogodan za proizvodne sustave najvišeg stupnja složenosti.

2.4 Mjesto i uloga tehnološke pripreme u razvoju proizvoda

Proizvod ima svoj životni vijek, odnosno životni ciklus. Životni ciklus proizvoda se može definirati kaovremenski period od nastanka ideje o proizvodu pa do njegovog nestanka iz društvene i prirodne sredine.Postoje dvije osnovne vrste životnog ciklusa proizvoda [6]:

Ekonomski ciklus proizvoda – vremenski period u kome je proizvod prisutan na tržištu (uvođenje,rast, zrelost i opadanje) i

Tehnički ciklus proizvoda – vremenski period funkcioniranja proizvoda (razvoj, proizvodnja, tržišneaktivnosti, upotreba, održavanje i izlazak iz upotrebe).

Osnovne faze razvoja proizvoda su:

Prikupljanje, selekcija i izbor ideja i postavljanje zadataka razvoja proizvoda,

Konstruiranje proizvoda (konstrukcijska priprema)

o koncipiranje

o oblikovanje

o razrada detalja

Definiranje tehnologije izrade

o tehnološka priprema proizvodnjeo planiranje i upravljanje proizvodnjom

o nabavka i kooperacija

Proizvodnja

Upravljanje kvalitetom

o Ispitivanje modela, prototipa, nulte i probne serije i proizvoda

Lansiranje i promocija proizvoda.

U fazi tehnološkog i proizvodnog osvajanja proizvoda najznačajnije m jesto ima tehnološkapriprema proizvodnje, koja uz konstrukcijsku pripremu, ima najveći ut jecaj na troškove i kvalitetuproizvoda, odnosno proizvodnje. Veoma je bitno da se, pored projektiranja tehnoloških procesa, izvršianaliza tehnologičnosti konstrukci jskih rješenja prije proizvodnje prototipa, nulte serije, probne serije iredovne proizvodnje. Da bi se to postiglo mora postojati određena razina simultanog odvijanja fazarazvoja proizvoda, što za rezultat ima skraćenje ciklusa razvoja proizvoda, smanjenje troškova i ostvarenjezadovoljavajuće kvalitete razvijenog proizvoda.

U industriji prerade metala mogu se identificirati osnovne aktivnosti u procesu razvoju proizvoda sa

odgovarajućim zadacima koji se u njima realiziraju, slika 2.8.


17/140


17

Slika 2.8 Prikaz aktivnosti i odgovarajućih zadataka u razvoju proizvoda [7,[8]

Postoje dva osnovna pristupa organiziranju razvoja proizvoda u proizvodnom sustavu. Prvi je

sekvencijalni koji je karakteriziran rednim izvođenjem pojedinih faza razvoja proizvoda, često nazvan"preko zida". Drugi je simultani koji je karakteriziran paralelnim ili usporednim izvođenjem pojedinih fazarazvoja proizvoda. Simultani pristup se realizira primjenom koncepta konkurentnog inženjerstva (CE),odnosno simultanog inženjerstva (SE), čija je osnovna prednost u skraćenju vremena razvoja proizvoda ibržem izlasku proizvoda na tržište, slika 2.9.

Slika 2.9 Razvoj proizvoda primjenom a) klasičnog sekvencijalnog inženjerstva b) konkurentnog inženjerstva [9]


18/140


18

2.5 Osnovni zadaci tehnološke pripreme proizvodnje

Priprema proizvodnje u industriji prerade metala se dijeli na tehnološku i operativnu pripremu.

Tehnološka priprema proizvodnje obuhvaća projektiranje tehnoloških procesa, a o perativna priprema obuhvaća planiranje i praćenje proizvodnje.Osnovni zadaci koji se rješavaju u okviru tehnološke pripreme proizvodnje su:

Projektiranje tehnoloških procesa proizvodnje (u užem smislu), Definiranje vrste, karakteristika i količine pojedinih sredstava za rad,

Definiranje normativa materijala, vremena, itd.

Izrada kalkulativnih podloga

Određivanje vremena i troškova proizvodnje,

Konstruiranje specijalnih alata, pribora i drugih uređaja,

Definiranje vrsta i količina pomoćnog i potrošnog materijala,

Generiranje upravljačkih informacija za obradu, montažu, m jerenje, transport, rukovanjematerijalom, itd.

Izrada uputa za rad,

Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda,

Definiranje složenosti procesa rada, stručnosti i broja radnika, Projektiranje tehnoloških osnova proizvodnog sustava,

Tehnoekonomska optimizacija pojedinih aktivnosti tehnološke pripreme,

Simulacija i vizualizacija tehnoloških procesa i drugih aktivnosti, itd.

Projektiranje tehnoloških r ješenja zaštite životne sredine od primijenjenih tehnologija,

U okviru projektiranja tehnoloških procesa r ješavaju se mnogi zadaci, kao što su izbor ilidefiniranje pripremaka, određivanje dodataka za obradu i odgovarajućih tolerancija zahvata, izbortehnoloških baza, prepoznavanje i izdvajanje tipskih tehnoloških oblika, definiranje zahvata i njihovogrupiranje u operacije obrade, definiranje redoslijeda njihovog izvođenja, izbor obradnih sustava, izboralata, izbor metoda mjerenja i odgovarajućih m jerila i mnogi drugi.

Izlazni rezultat aktivnosti tehnološke pripreme se odnosi na definiranje tehnološkedokumentacije, koja može biti u raznim oblicima, od sadržaja tehnološkog procesa, karti operacija pa doupravljačkih programa, i kao takva može se izraditi u pisanom i/ili elektronskom, odnosno digitalnomobliku.

Oblik i stupanj preciziranja tehnološke dokumentacije zavisi od tipa proizvodnje, sustavaprojektiranja tehnoloških procesa i vrste obradnih i tehnoloških sustava koji se primjenjuju, ali i stručnostii iskustvu zaposlenih u proizvodnji.

Aktivnosti koje prethode izradi kvalitetne tehnološke dokumentacije su međusobno povezane iuvjetovane mnogim faktorima. U cilju kvalitetnog rada tehnološke pripreme proizvodnje, neophodno jeda projektant – tehnolog posjeduje određene kvalitete [17]:

Sposobnost analize tehnologičnosti proizvoda,

Znanje o zavisnosti točnosti i kvaliteta površina proizvoda,

Znanje o postizivim tolerancijama izrade

Znanje o različitim procesima proizvodnje,

Znanje o materijalima, strojevima, alatima, priborima i drugim resursima,

Znanje za određivanje operacija, zahvata, dodataka za obradu, parametara obrade,

Znanje za određivanje vremena i troškova proizvodnje,

Znanja iz informacijskih tehnologija, kao što je npr. poznavanje rada u odgovarajućim CAxsustavima, rad sa bazama podataka, itd.


19/140


19

3. UVOD U PROJEKTIRANJE TEHNOLOŠKIH PROCESA

Osnovna podjela projektiranja tehnoloških procesa odnosi se na tehnološke procese izrade,montaže, kontrole, reciklaže, itd.

Projektiranje tehnoloških procesa obuhvaća definiranje procesa pretvorbe polaznog materijala ilipripremka u gotov dio, uz potrebnu promjenu njegovog oblika, dimenzija, estetskog izgleda, unutrašnjih

svojstava materijala obratka i kontrolu obrade. Projektiranje tehnoloških procesa u suštini predstavljadavanje odgovora na veliki broj upita vezanih za proizvodnju, među kojima su najznačajniji [20,11]:

Kojim vrstama i kojim redoslijedom treba vršiti obradu,

Na kojim obradnim i tehnološkim sustavima,

Kojim alatima, priborima i mjerilima,

Kojim parametrima obrade,

Za koje vrijeme i

Sa kolikim troškovima.

Najvažniji ulazni podaci za projektiranje tehnoloških procesa su 2D crtež i/ili 3D model proizvoda, podacio obimu proizvodnje u određenom vremenskom periodu, podaci o raspoloživim proizvodnim resursima,

obradnim sustavima, alatima, priborima, mjerilima, itd., kao i drugi tehničko/ekonomski zahtjevi. Rezultatprojektiranja tehnoloških procesa je tehnološka dokumentacija i informacije neophodne za planiranje iupravljanje proizvodnjom, kao i provođenje procesa proizvodnje, slika 3.1.

Slika 3.1 Ulazni podaci i izlazni rezultati projektiranja tehnoloških procesa

Projektiranje tehnoloških procesa predstavlja sustavno definiranje metoda pomoću kojih se proizvodiizrađuju ekonomično i produktivno [10].

3.1 Značaj projektiranja tehnoloških procesa

Tehnološki proces jednako je važan pri projektiranju novog proizvoda kao i pri usavršavanju ilirevitalizaciji postojećeg. Pri tome važi opće saznanje da nijedno tehničko - tehnološko rješenje nije danastoliko dobro da već sutra ne može biti još i bolje.

Dakle, jednom projektirano tehnološko rješenje nije zauvijek konačno, jer je tehnološki proces dio jednog šireg i kompleksnijeg dinamičkog sustava koji je podložan neprekidnom i intenzivnom razvoju

utemeljenom na sveukupnom tehničko - tehnološkom progresu u svijetu. Kako postoji neprekidnapotreba da se projektiraju novi proizvodi ili da se usavršavaju postojeći, to postoji i nužnost da seprojektiraju novi alati, upotrijebe novi materijali sa drugačijim svojstvima. To uzrokuje potrebu izmjenepostojećih tehnoloških postupaka ili definiranje novih. Pri tome treba postaviti zahtjev da novo-projektirani tehnološki proces mora biti trenutno najbolje moguće tehnološko rješenje ili da tehničko -tehnološko rješenje bude znatno kvalitetnije od već postojećeg.

ULAZ

• crtež ili model proizvoda • obim proizvodnje

• raspoloživi proizvodni resursi • drugi tehničko-ekonom. zahtjevi

PROJEKTIRANJE

TEHNOLOŠKOGPROCESA

IZLAZ

• tehnološke upute • operacijski listovi

• NC programi

• ostala tehnološka dokument.


20/140


20

3.2 Metode projektiranja tehnoloških procesa

Projektiranje tehnoloških procesa može se podijeliti na [4] (slika 3.2):

Klasično (ručno) projektiranje i

Računalom podržano projektiranje.

Slika 3.2 Metode projektiranja tehnoloških procesa

Pri ručnom projektiranju tehnoloških procesa na kvalitetu samog rješenja utječu mnogobrojnifaktori, koji u velikoj mjeri zavise od razine znanja i iskustva tehnologa. Osnovne karakteristike ovog načinaprojektiranja tehnoloških procesa se mogu vidjeti u sljedećem:

Tehnolog subjektivno donosi odluke na osnovu iskustva i intuicije, najčešće ne upuštajući se dubljeu analizu tehnologičnosti proizvoda,

Otežana analiza alternativnih r ješenja i optimizacija tehnoloških procesa,

Rijetko se vrši standardizacija tehnoloških procesa, što dovodi do različitih tehnoloških procesa zaiste ili slične proizvode,

Određivanje parametara obrade se često vrši proc jenom, iskustveno bez primjene literaturnihinformacija i optimizacije,

Veoma često se vrši projektiranje tehnoloških procesa definiranjem samo popisa operacija, dok je detaljno projektiranje prepušteno operaterima na strojevima, što dovodi do nestandardne inepotpune dokumentacije,

Postojeća rešenja tehnoloških procesa se sporo ažuriraju u skladu sa mogućnostima suvremenihobradnih i tehnoloških sustava,

Promjene tehnoloških procesa nastale u samom procesu proizvodnje usl ijed raznih proizvodnihzahtjeva ili promjena u konstrukciji, veoma se rijetko ažuriraju,

Veoma slaba veza između konstrukcijske i tehnološke pripreme što dovodi do velikih teškoća urealizaciji procesa proizvodnje, i dr.

Nedostaci klasičnog načina projektiranja tehnoloških procesa prvo su se počeli r ješavati prim jenomznanstvenih metoda, kao što su grupna i tipska tehnologija, a potom i informaci jskih tehnologija. To jerezultiralo u razvoju sustava za automatizirano projektiranje tehnoloških procesa, odnosno CAPP sustava,

kao i njihovom integracijom sa drugim CAx sustavima. Osnovna primjena CAPP sustava usmjerena je na: Smanjenje vremena i troškova projektiranja kvalitetnih tehnoloških procesa,

Sistematizaciju, kategorizaciju i memoriranje znanja za projektiranje tehnoloških procesa,

Optimizaciju tehnoloških procesa,

Veću produktivnost projektanata tehnoloških procesa,

Mogućnost povezivanja sa ostalim CAx aktivnostima,

Smanjenje potrebe za visoko kvalitetnim tehnolozima, kao i lakše obrazovanje novih projektanatatehnoloških procesa, itd.

PROJEKTIRANJETEHNOLOŠKIH PROCESA

Klasično(ručno)

Automatizirano

(računalom podržano)

Varijantni pristup

Vario-generativni pristup

Generativni pristup


21/140


21

Kao što je već navedeno, CAPP sustavi se prema pristupu projektiranju mogu podijeliti na varijantne,generativne i nove generativne sustava, čije su osnovne karakteristike prikazane u tablici 4.1.

Tablica 3.1 Usporedni prikaz vrsta CAPP sustava

Tip CAPP

sustava

Predstavljanje

proizvoda

Način unošenjaulaznih podataka

Način generiranjatehnoloških procesa

Razvijena baza

podataka

Varijantni Na principimagrupne

tehnologije

Manualni ulaz Manualni,modifikacijom

standardnih TP

Baza standardnihtehnološkihprocesa

Generativni Na bazi jezika za

opis dijela

Manualni ulaz Stablo odluke,

Tablične odluke,Ekspertni sustavi

Baza znanja i

tehnološka bazapodataka

Novi

generativni

CAD model Automatski CAD

sučeljaStablo odluke,

Tablične odluke,Metode umjetne

inteligencije

Baza znanja i

tehnološka bazapodataka

U praksi ne postoji točno definirana granica primjene pojedinih pristupa projektiranju tehnološkihprocesa, zbog postojanja velikog broja utjecajnih faktora, među kojima su najznačajniji razina složenostikomponenti tehnološkog sustava, obim proizvodnje i broj različitih grupa dijelova u proizvodnomprogramu.

Osnovne prednosti varijantnih CAPP sustava u odnosu na ručno projektiranje tehnoloških procesa su:

Ušteda vremena potrebnog za projektiranje tehnoloških procesa,

Ulaganja u razvoj ovih sustava su relativno mala,

Vrijeme razvoja sustava je relativno kratko, a instaliranje i primjena su laki,

Dobra pouzdanost u realnim uvjetima,

Pozitivan utjecaj na standardizaciju, unifikaciju i tipizaciju proizvoda i tehnoloških procesa i

Prikupljaju se znanja i iskustva koja su korisna manje iskusnim projektantima.

Osnovni nedostaci varijantnih CAPP sustava su:

Kvaliteta standardnih i preciziranih tehnoloških procesa i dalje zavisi od znanja i v ještinetehnologa,

Baza podataka za proizvode i tehnološke procese vremenom postaje obimna, što usporava radsustava i otežava rad pri klasifikaciji,

Eventualna potreba za više informacija u klasifikacijskom sustavu, zahtijeva ponovno klasificiranjei kodiranje postojećih grupa dijelova i njihovih tehnoloških procesa,

Smanjena fleksibilnost u pogledu geometrije i točnosti dijelova, što je posebno izraženo zaoperacije koje se realiziraju na CNC obradnim sustavima i

Krutost sustava s obzirom na mogućnost prim jene u drugim proizvodnim sustavima.


22/140


22

3.3 Sustavi projektiranja tehnoloških procesa

Tri osnovna sustava projektiranja tehnoloških procesa su:

Sustav individualnog projektiranja,

Projektiranje na principima tipske tehnologije i

Projektiranje na principima grupne tehnologije.

Ukupan asortiman dijelova je sistematiziran prema tehnološkoj sličnosti, odnosno podijeljen na određenecjeline za koje je racionalno primijeniti koncept individualne, grupne i tipske tehnologije.

Slika 3.3 Sistematizacija dijelova iz proizvodnog programa poduzeća prema različitim sustavima projektiranjatehnoloških procesa

3.3.1 Projektiranje individualnih tehnoloških procesa

Individualni tehnološki procesi (ITP) se projektiraju i primjenjuju za obradu jednog određenogproizvoda, izratka, uzimajući u obzir veličinu serije, raspoloživu proizvodnu opremu i zahtjeve određenecrtežom. Osnovne karakteristike individualnog načina projektiranja tehnoloških procesa su:

Raznovrsnost proizvoda i dijelova,

Različiti tehnološki procesi za slične dijelove,

Duža vremena pripreme proizvodnje,

Razrađeni procesi, izabrani i/ili projektirani alati i pribori često gube vrijednost pri promjeniprograma proizvodnje,

Teškoća u osiguranju dovoljnog iskorištenja kapaciteta, Duga pripremno-završna vremena za slučaj da su količine dijelova male,

Dugi rokovi isporuke proizvoda, odnosno vremena trajanja ciklusa proizvodnje,

Teškoće u ažuriranju baza podataka,

Visoki troškovi zaliha materijala i dijelova,

Složenost planiranja i upravljanja proizvodnjom, itd.

Na smanjenje negativnih karakteristika individualnog projektiranja tehnoloških procesa utjecala jeprim jena računala u tehnološkoj pripremi, posebno prim jena generativnih CAPP sustava, koji su i baziranina projektiranju tehnoloških procesa za svaki dio pojedinačno.


23/140


23

3.3.2 Grupna i tipska tehnologija

OSNOVNO NAČELO GRUPNE TEHNOLOGIJE: slični predmeti izrađuju se sličnim proizvodnimpostupcima, koriste iste resurse.

Tipska tehnologija se zasniva na klasifikaciji dijelova čiji je cilj formiranje uređenih skupova odgeometrijsko, odnosno procesno sličnih dijelova i dobivanje tipova dijelova, a grupna tehnologija sezasniva na operacijski sličnim dijelovima i dobivanju operacijskih grupa.

Tipski tehnološki proces (TTP) projektira se za tipove izradaka, bitno veće sličnosti nego GTP, jedinstvenih konstrukcijskih i tehnoloških obilježja. Osnovna osobina TTP je jedinstvo tehnološkog procesapri 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 obrade. Na osnovi navedenog

može se zaključiti da isti tip čine dijelovi istog geometrijskog oblika i danog raspona dimenzija, a razlike seodnose na materijal, točnost obrade i slično.

Osnovne metode klasifikacije i grupiranja su:

Vizualna klasifikacija,

Analiza tehnoloških procesa PFA (Production Flow Analysis) i

Konstrukcijsko-tehnološki klasifikatori PCA (kodiranje).

Klasifikacija i grupiranje dijelova primjenom konstrukcijsko-tehnoloških klasifikatora je najzastupljenijimetoda formiranja tehnoloških i operacijskih grupa pomoću kodiranja dijelova.U svijetu su razvijeni brojni konstrukcijsko-tehnološki klasifikatori za klasifikaciju i kodiranje dijelova među kojima su najpoznatiji [11,2]:

OPITZ klasifikacijski sustav hibridne strukture, razvijen na Njemačkom Sveučilištu u Aachen-u,

CODE klasifikacijski sustav hibridne strukture, razvijen od Manufacturing Data System u SAD,

MICLASS/MULTICLASS sustav polikode strukture, razvijen u Nizozemskoj,

DCLASS sustav hibridne strukture, razvijen na Brigham Young University u SAD,

KK-3 sustav za kodiranje hibridne strukture, razvilo Japansko udruženje za promociju strojarske

industrije (JSPMI),

Značajke metode kodiranja su da se svakom dijelu pridružuje alfanumerički kod za:

geometrijski oblik i složenost,

dimenzije,

vrsta materijala,

oblik pripremka,

zahtijevanu preciznost završne obrade

Grupni tehnološki procesi (GTP) se projektiraju za formiranu grupu tehnološki sličnih izradaka. Dabi 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 za GTP,projektiranje izvodi za kompleksni dio koji je kao predstavnik grupe ujedno i najsloženiji dio grupe.

Projektiranje tehnoloških procesa na osnovama tipske i grupne tehnologije ima za cilj povećanjekoličina proizvoda u okviru proizvodnog programa na principima sličnosti, čime se povećava veličina serijedijelova i prelazi na više tipove proizvodnje, omogućujući primjenu obradnih i tehnoloških sustava većeg stupnja efikasnosti. Pristup ka povećanju količina se zasniva na objedinjavanju proizvoda sličnihkarakteristika, odnosno sistematizaciji proizvoda na osnovu njihove konstrukcijsko-tehnološke sličnosti, ucilju standardizacije tehnoloških procesa izrade [12].


24/140


24

Osnovni ciljevi skupnih tehnologija su:

Smanjenje troškova tehnološke pripreme

Skraćenje vremena razvoja alata i uređaja

Uvođenje moderne proizvodne opreme

Pretvaranje maloserijske u srednjeserijsku ili velikoserijsku

Odbacivanje neopravdane raznovrsnosti tehnoloških procesa unifikacijom i grupiranjem

Povećanje efikasnosti procesa obrade primjenom obradnih sustava veće proizvodnosti, smanjenjetpz i tp, planiranje procesa grupne obrade

Smanjenje vremena tehnološke pripreme za svaki član pripreme

Poboljšanje konstrukcije primjenom tehnološkog klasifikatora

Primjenom grupne tehnologije i baza podataka povezati CAD/CAPP/CAM sustav.

Rezultati koji se mogu postići primjenom skupnih tehnologija su:

Skraćeno vrijeme razvoja proizvoda preko 50 %

Ušteda vremena rada inženjera preko 60 %

Ušteda zalihe materijala cca 40 – 65 %

Ušteda tpz 50 – 80 % Ušteda vremena trajanja ciklusa proizvodnje 40 – 80 %.

Skraćenje vodećeg vremena (lead time) (20 – 88 %)

Smanjenje rada u procesu (do 88 %)

Smanjenje radne snage (15 – 25 %)

Smanjeno vrijeme manipulacije alata (20 -30 %)

Smanjena dorada i otpad materijala (15 – 75 %)

Smanjeno vrijeme pripreme (20 - 60 %)

Smanjeno vrijeme isporuke naručenog (13-136 %)

Smanjena papirologija.


25/140


25

3.3.3 Aktivnosti projektiranja tehnoloških procesa

Aktivnosti Potrebni podaci

Analiza predmeta

- ispitivanje konstrukcijske dokumentacije- razmatranje mogućnosti izrade predmeta

Utvrđivanje polaznog materijala

- određivanje polaznog materijala - određivanje vrste materijala - utvrđivanje mjera pripremka - proračun težine

Podaci o materijalima

Određivanje operacija

- određivanje sadržaja rada-potrebnih zahvata - određivanje redoslijeda zahvata

- određivanje načina pozicioniranja i stezanja predmeta - razmatranje alternativnih mogućnosti

Podaci o zahvatima

Podaci o operacijama

Određivanje sredstava za rad

- izbor stroja

- izbor pribora za pozicioniranje i stezanje predmeta- izbor alata

Podaci o strojevima

Podaci o priborima

Podaci o alatima

Određivanje elemenata za izvođenje operacija

- određivanje režima obrade

- određivanje osnovnih vremena

- određivanje pomoćnih vremena, pripremno-završnog

vremena i vremena trajanja operacija- oblikovanje dokumenata

Podaci o režimima obrade

Obrasci za proračun osnovnih

vremena

Podaci o pomoćnim i

pripremno-završnimvremenima


26/140


26

4. OSNOVNE FAZE PROJEKTIRANJA TEHNOLOŠKIHPROCESA

U globalnom planiranju proizvodnje, koja se odnose na istraživanje zahtijeva tržišta, prikupljanje istvaranje ideja o proizvodu, analizu mogućnosti proizvodnog sustava i kooperanata, kao i donošenjepreliminarnih odluka o njegovoj proizvodnji značajnu ulogu ima i tehnološka priprema proizvodnje.

Slika 4.1 Timski rad u fazi globalnog planiranja proizvodnje

Tehnološka priprema obuhvaća globalnu identifikaciju mogućnosti izvođenja tehnoloških iproizvodnih procesa za odgovarajući ograničeni skup tehničkih specifikacija proizvoda i raspoloživihproizvodnih resursa. Na osnovu ovih razmatranja vrši se preliminarna proc jena i izbor proizvoda, odnosnodijelova, podsklopova i sklopova koji se mogu proizvoditi u promatranom proizvodnom sustavu ili u

kooperaciji, odnosno mogu se nabaviti na slobodnom tržištu.Osim učešća tehnološke pripreme proizvodnje u globalnom planiranju proizvodn je, njeni osnovni

zadaci obuhvaćaju koncepcijsko i detaljno projektiranje tehnoloških procesa uključujući i generiranjeupravljačkih informacija, kao i simulaciju tehnoloških i proizvodnih procesa.

4.1 Koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa

Projektiranje tehnoloških procesa je složena aktivnost koja se dijeli na više hijerarhijskih razina.Prva i najviša razina u ovoj hijerarhiji predstavlja koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa, kaoaktivnost preliminarne procjene mogućnosti i efekata proizvodnje koncepcijsko projektiranog proizvoda.Osnovni cilj koncepcijskog projektiranja tehnološkog procesa je podrška ranoj fazi projektiranja proizvodau optimizaciji konstrukcije proizvoda, ocijeni kvaliteta izbora materijala proizvoda, izboru vrste

pripremaka i odgovarajućih proizvodnih tehnologija i procesa, smanjenju vremena i troškova razvoja iproizvodnje proizvoda [13].

Koncepcijsko projektiranje tehnoloških procesa se u literaturi može sresti i pod imenom Metaprojektiranje tehnoloških procesa (engl. Meta Process Planning), Viša razina projektiranja tehnološkihprocesa (engl. High-level Process Planning), Idejno projektiranje tehnoloških procesa, Osnovno planiranjetehnoloških procesa (engl. Generic Planning), Planiranje tehnoloških procesa [20], dok neki već ovu fazupromatraju kao dio Makro projektiranja tehnoloških procesa (engl. Macro Process Planning), itd.


27/140


27

Slika 4.2 Integracija koncepcijskog projektiranja proizvoda i koncepcijskog projektiranja tehnološkog procesa[16,17]

U okviru koncepcijskog projektiranja tehnološkog procesa donose se mnoge suštinske odluke koje utječuna kvalitetu konstrukcije proizvoda i proces njegove proizvodnje. Osnovni zadaci koncepcijskog

projektiranja tehnoloških procesa proizvodnje novog proizvoda su [17,19]:

Analiza tehnologičnosti konstrukcije proizvoda,

Izbor vrste pripremka,

Izbor osnovnih procesa proizvodnje i projektiranje idejnog rešenja tehnološkog procesa

proizvodnje, Izbor vrste proizvodnih resursa i

Procjena troškova i vremena proizvodnje.

Da bi prethodne aktivnosti mogla izvršiti, tehnološka priprema mora raspolagati s crtežimaproizvoda, bazom podataka o karakteristikama i rasporedu proizvodne opreme, raspoloživimmaterijalima, te podacima iz postojećih tehnoloških procesa koje će usporediti sa podacima za tehnološkiproces kojeg definira. Izbor tehnoloških procesa izrade vrši se na temelju:

određene geometrije proizvoda (oblik, dimenzije, tolerancije),

svojstava odabranog materijala,

raspoloživih resursa (strojeva i radnika) i

tržišno prihvatljive cijene proizvoda

Programski sustavi za ovu fazu tehnološke pripreme se nazivaju CAPP sustavi za koncepcijskoprojektiranje tehnoloških procesa, odnosno koncepcijski CAPP sustavi (CCAPP) [17,18], ali u literaturi semogu sresti i drugi nazivi. Međutim, većina do sada razvijenih CAPP sustava se primjenjuje u fazamadetaljnog projektiranja, dok je malo onih koji su razvijeni i primijenjeni u koncepcijskoj fazi projektiranja

tehnoloških procesa, kako zbog složenosti zadataka i obima različitih podataka, orijentacijskih informacijao koncepcijsko dizajniranom proizvodu, tako i zbog potrebe velikog iskustva i znanja projektanata.

Programski sustav za izbor materijala i procesa CAMPS (Computer-Aided Material and Process

Selection) je orijentiran na izbor primarnih procesa kao što su procesi lijevanja, kovanja, obrade skidanjemmaterijala i obrade lima, na osnovu ulaznih podataka o obliku i dimenzijama dijela, proizvodnim

parametrima, mehaničkim i fizičkim osobina, termičkim i električnim svojstvima.Farris [21] je razvio ekspertni sustav za izbor redoslijeda procesa pod nazivom EPSS (Expert

Processing Sequence Selector).


28/140


28

Esawi i Ashby su razvili programski sustav za izbor materijala i procesa, sastavljen od CMS i CPS

sustava. Prvo je uveden CMS (Cambridge Materials Selector) za izbor materijala, prema Esawi-ju [22], a

potom i CPS (Cambridge Process Selector) za izbor procesa, prema Ashby-ju [9].

Chan i dr. [14] su razvili COMPASS (Computer Oriented Material, Processes, and Apparatus

Selection System) sustav kao meta planer, koji ima za cilj da informacije o problemima proizvodnje

prijevremeno proslijedi projektantu proizvoda. Fokusiran je na izbor primarnih procesa i sadrži veliku bazu

procesa, pri čemu uzima u obzir i raspoložive resurse u pogonu, što ga čini primjenljivim u praksi.

4.2 Detaljno projektiranje tehnoloških procesa

Značajni istraživački napori su posvećeni razvoju računalom podržanog projektiranja tehnološkihprocesa, odnosno CAPP sustava. Ova istraživanja su pokazala da je to veoma kompleksan zadatak kojikarakteriziraju mnogi zavisni tehničko-tehnološki i poslovni parametri. Upravo zbog toga ne postojeadekvatna univerzalna rješenja CAPP sustava koja bi omogućila laku i široku prim jenu u industriji [25].Poznato je da razvoj CAPP sustava zaostaje u odnosu na CAD i CAM sustave, što predstavlja veliki problemu integraciji proizvodnih aktivnosti [23,24].

Cilj razvoja CAPP sustava je omogućiti projektiranje kvalitetnih tehnoloških procesa iz skupa

velikog broja mogućih varijanti u što kraćem vremenskom periodu. Osnovni, najvažniji zadaci koji serješavaju prim jenom CAPP sustava su [25]:

Prihvaćanje i analiza ulaznih projektnih podataka, izdvajanje i prepoznavanje tipskih tehnološkihoblika,

Izbor i definiranje pripremaka,

Definiranje sadržaja tehnološkog procesa izrade,o Definiranje operacija izrade dijelova,

o Izbor i definiranje zahvata i njihovog redoslijeda izvođenja,o Izbor i definiranje proizvodnih resursa,

o Izbor i definiranje parametara i strategije obrade,

Generiranje upravljačkih programa za NC obradne i tehnološke sustave,

Određivanje vremena i troškova proizvodnje i

Generiranje odgovarajuće tehnološke dokumentacije.

Slika 4.3 Komponente integriranog

CAD/CAPP/CAM sustava


29/140


29

Baza znanja koja se koristi u okviru CAPP sustava se sastoji iz procedura i pravila potrebnih za

automatizirani izbor tehnoloških procesa izrade, kao i za njihovo potpuno definiranje, odnosno dobivanjepreciziranih karti tehnoloških operacija. Kao što je već spomenuto, osnovni izvor znanja, koje seposredstvom integrirane baze znanja koristi u procesu generiranja tehnologije izrade novog proizvoda,

predstavlja repozitorij znanja na razini matične tvrtke. S obzirom da je znanje koje eksperti implementirajuu repozitoriju znanja ima dinamički karakter, to znači da je i integrirana baza znanja na razini CAPP sustava

podložna stalnim izmjenama i dopunama.Integrirana baza znanja obuhvata tri logičke cjeline čije se procedure i pravila primjenjuju u različitimetapama primjene CAPP sustava, slika 4.3, a to su:

Baza znanja za izbor pripremka i definiranje sadržaja tipskih tehnoloških procesa izrade,

Baza znanja za izbor dodataka za obradu i

Baza znanja za izbor pribora, alata i mjerila.

Integrirana baza podataka predstavlja logički podijeljene podatke koji sačinjavaju više bazapodataka namijenjenih različitim aplikacijama ili skupovima aplikacija.Na slici 4.4 je prikazan koncepcijski model integrirane baze podataka koji definira njene osnovne

komponente zajedno sa njihovim međusobnim vezama, odnosno relacijama.

Slika 4.4 Struktura integrirane baze podataka

U ovisnosti od karakteristika CAPP

sustava, može se izvršiti njihovapodjela prema pristupu, razini,

detaljnosti i vremenskoj skali

projektiranja, slika 4.5.

Slika 4.5 Različite pod jele CAPP sustava[26]


30/140


30

4.3 Suvremene metode i tehnike razvoja CAPP sustava

U razvoju CAPP sustava i njihovoj integraciji sa drugim funkcijama i aktivnostima proizvodnog

sustava i globalnog poslovnog okruženja prim jenjuju se brojne metode i tehnike, koje se mogu koristitizasebno ili integralno. Na osnovu analize literaturnih informacija, kao što su [2 ,23,73,21,27,28] i dr.,izdvojen je set osnovnih metoda i tehnika koje se koriste za razvoj CAPP sustava:

Metode zasnovane na tipskim oblicima, Ekspertni sustavi,

Neuronske mreže,

Genetski algoritmi,

Fuzzy teorija i fuzzy logika,

Agent-bazirane metode,

Internet-bazirane metode,

Metode bazirane na STEP standardu, i dr.

4.3.1 Kratak pregled razvijenih CAPP sustava

Osnovna ideja vezana za razvoj sustava za projektiranje tehnoloških procesa primjenom računala javila se još polovinom 60-ih godina prošlog stoljeća u radovima Niebela-a, dok je prvi CAPP sustavarazvijen 1976. U nastavku je dan kratak pregled nekih od poznatijih razvijenih CAPP sustava u svijetu.

CAPP (CAM-I) [20,15] predstavlja jedan od prvih i najšire korištenih CAPP sustava koji su u suradnjirazvile kompanije CAM-I i McDonell Douglas.

GENPLAN (GENerative process PLANning) [29] predstavlja vario-generativni CAPP sustav razvijen

1976. godine na Loughborough Sveučilištu za tehnologije u Velikoj Britaniji. U okviru ovog sustavapodržane su pojedine aktivnosti makro i mikro projektiranja tehnoloških procesa.

GARI [29] je generativni CAPP sustav, razvijen na Univerzitetu u Grenoblu 1981. Godine, za

primjenu na dijelovima sa otvorima, žljebovima, stepenicama i drugim tipskim oblic ima.

XPLAN [29] je razvijen 1984. godine na Tehničkom sveučilištu u Danskoj od strane L. Altinga i

suradnika i predstavlja vario-generativni sustav, namijenjen automatizaciji projektiranjatehnoloških procesa za prizmatične i rotacijske dijelove.

PART (Planning of Activities, Resources and Technology) je generativni CAPP sustav za rotacijske i

prizmatične dijelove, razvijen na Sveučilištu u Tventeu 1989. godine. Sustav omogućujeautomatsko prepoznavanje tipskih oblika, makro i mikro projektiranje tehnoloških procesa,generiranje NC programa i pratećih informacija. Određuje najbolju kombinaciju metoda obrade injihovog redoslijeda, proračunava optimalne putanje alata i režime obrade, generira NCprograme.

FLEXPLAN je naziv za ESPRIT projekt (Evropski projekt za razvoj informacijskih tehnologija) koji je

imao za cilj integraciju projektiranja tehnoloških procesa i terminiranja proizvodnje.

KCAPPS (Knowledge-based Computer-Aided Process Planning System) je integrirani sustav za

projektiranje tehnoloških procesa koji je zasnovan na znanju. Osnovni elementi arhitekturesustava su integrirana baza podataka, korisnički interfejs, baza znanja i glavni moduli.


31/140


31

5. DEFINIRANJE POLAZNOG MATERIJALA I PRIPREMKA

Ova aktivnost podrazumijeva utvrđivanje: dimenzija predmeta

procesnih zahtjeva (npr. toplinska obrada)

broj izradaka (veličina serije)

te: izbor vrste i oblika polaznog materijala (šipka, otkivak, …) izračun dodataka za obradu izradu naloga za nabavu

Pri tome treba razlikovati:

Polazni materijal – to je materijal na skladištu iz kojeg se izrađuju pripremci rezanjem (razniprofilni oblici: okrugli, pravokutni, traka, lim, itd.). Ako se radi o odljevku ili otkivku tada je polazni

materijal ujedno i pripremak.

Pripremak – to je polazni oblik izratka i najčešće se iz jednog pripremka izrađuje jedan izradak (tosu odrezani dio profila, lima, otkivak, odljevak i sl.).

5.1 IZBOR POLAZNOG MATERIJALA

Izbor polaznog oblika materijala, odnosno pripremka je vrlo odgovoran tehno – ekonomski zadataktehnologa. Na izbor vrste i oblika pripremka utječe:

geometrijski oblik i tehnološka složenost izratka,

količina proizvodnje,

vrsta osnovnog materijala,

zahtijevana kvaliteta i funkcija izratka u eksploataciji,

eksploatacijski, tehnološki i ekonomski uvjeti.

Osnovni kriterij pri izboru pripremka je da ukupni troškovi materijala i izrade budu minimalni.

Pravilo je da manji gubitak materijala doprinosi i manjem utrošku energije koja će biti utrošenana transformaciji pripremka u izradak.

Polazni oblik materijala za velike serije, se obično dobiva postupkom vrućeg i hladnogdeformiranja (kovanje, vučenje, istiskivanje i dr.) ili suvremenim metodama lijevanja (lijevanje pod tlakom,precizni – mikro liv). Kod pojedinačne i maloserijske proizvodnje primjenjuje se konvencionalno lijevanje,

IZRADAK

a) Obrada odvajanjem

čestica

c) Duboko vučenje s redukcijomdebljine stjenke

b) Hladno istiskivanje

d) Lijevanje

Slika 5.1. Izradak i četiri varijante izbora pripremka (a, b, c, d)


32/140


32

zavarivanje i šipkasti (valjani ili vučeni) materijal koji se može koristiti i kod velikoserijske proizvodnje, akose tehnološki proces izvodi na CNC strojevima.

Konstrukcijskim crtežom definirana je kvaliteta i vrsta osnovnog materijala što može ograničitiizbor polaznog oblika materijala. Npr. ako je materijal lijevano željezo ili čelični li jev tada će polazni oblikbiti odljevak.

Funkcija proizvoda u eksploataciji također ut ječe na odabir polaznog materijala tj. pripremka. U

eksploataciji materijal treba odgovoriti zahtjevima u pogledu statičke i dinamičke čvrstoće, površinskečvrstoće, tvrdoće, otpornosti prema trošenju, koroziji i dr. Ako se traži dinamička izdržljivost pripremak seobično dobiva deformiran jem, dok za proizvode statičkog opterećenja pripremak može biti odljevak.

Ako tehnološki uvjeti i postojeće proizvodne mogućnosti omogućuju da se pripremak dobije naviše načina, odabire se postupak koji zadovoljava tehnološke kriterije optimalnosti. Ekonomski kriterijiodređuju polazni oblik materijala, tj. pripremka koji će imati minimalne troškove izrade.

U svakoj konstrukciji materijal znatno utiče na cijenu proizvoda, i to ne samo zbog osnovne cijenematerijala, već i zbog oblika pripremka. Dakle, pri izboru polaznog oblika materijala, tj. pripremka trebaprimjenjivati suvremene metode izrade s malim dodacima za strojnu obradu, jer to znatno skraćujevrijeme i cijenu izrade.

5.1.1 Izbor optimalne varijante pripremka

Na osnovu tehničke dokumentacije (dimenzija i geometrijskog oblika) izratka, te na osnovukarakteristika materijala i veličine serije tehnolog određuje polazni oblik materijala, čime praktičnopočinje projektiranje tehnološkog procesa obrade.

Za izbor optimalnog pripremka potrebno je imati realni skup mogućih pripremaka i ukupnetroškove za svaku moguću varijantu. Ukupni troškovi mogu se prikazati u obliku:

T = (Mt + R + A + S + E) z + To + Tp, (5.1)

odnosno, varijabilni troškovi:

Tv = (Mt + R + A + S + E) z = k z, (5.2)

k= (Mt + R + A + S + E)

i fiksni troškovi: Tf = To + Tp = k', (5.3)

gdje su:

Mt – troškovi osnovnog materijala, R – troškovi rada operatera, A – troškovi alata, S – troškovi mašine, E – troškovi energije, To – troškovi održavanja,

Tp – troškovi pribora i uređaja, z – količina izradaka.

Ukupni troškovi su:

T=Tv + Tf =k z + k'. (5.4)

Troškovi po jednom izratku su:

z

k k t ' . (5.5)

Ako postoje tri realne varijante za izbor optimalnog pripremka (slika 5.1) potrebno je odrediti

troškove za:

1. varijantu: T1 = k1 z + k1',2. varijantu: T2 = k2 z + k2',

3. varijantu: T3 = k3 z + k3'.


33/140


33

Grafički broj izradaka određuje se iz uvjeta:

T1 = T2 ili21

1212 k k

k k z

,

odnosno

T2 = T3 ili32

2312

k k

k k z

.

Ukupni troškovi po jednom izratku ovisno o veličini serije za pet varijanti pripremka prikazani suna slijedećoj slici. Pripremak otkovan u preciznom alatu ima najmanje ukupne troškove, ali za količinu od10.000 komada izradaka. Najveći su troškovi po jednom izratku za pripremak oblika valjanog profila gdj e

je i najveći utrošak materijala jer se obrada izvodi odvajanjem čestica.

Prema tome, postupak obrade i količina proizvodnje značajno ut ječu na izbor oblika i vrstepripremka i ukupne troškove izrade.

Ušteda utroška materijala je veća s primjenom progresivnih postupaka obrade. Takosupstitucijom obrade odvajanjem čestica (slika 5.4 a) s hladnim kovanjem (slika 5.4 b) ušteda materijala

iznosi 65%, odnosno 49%.Planirani postupak obrade također predodređuje masu materijala pripremka (slika 5.4), količinu

skinutog materijala, utrošak energije i vrijeme obrade. To pokazuje da je izbor polaznog materijala i oblika

T1 = T2

T2 = T3

OPTIMALNO PODRUČJE

z < z12

1. varijanta

z > z23

3. varijanta

z12 z z23

2. varijanta

z12 z23 Z (kom)

Trošak

Slika 5.2. Izbor optimalne varijante pripremka T = f (z)

1

7 0

1

7 0

1

0 5

1

6 5

8

0

1

6 5

1

0 0

1

0 0

1

6 0

Valjani profili Otkovak slobodno

kovani

Otkovak u

jednostranom alatu

Otkovak

sa HKM

Otkovak u

preciznom alatu

Tu – ukupni troškovi po jednom izratku, Ts – troškovi obrade tokarenjem po jednom izratku, Tp – troškovi pripremka, z – broj izradaka.

Slika 5.3. Troškovi obrade zavisni od veličine serije i tehnološkog nivoa pripremka

300 1000 10 000101 – 5

53%34%

47%

100%

40%

74% 71%

44%

27%

53%

20%

33%

18%

21%3%

Pripremak

Izradak

z

Tp

Ts

Tu


34/140


34

pripremka zavisan i od planiranog procesa obrade. Zbog toga, pri definiranju pripremka potrebno je imati

orijentacijski plan obrade, koji će nakon izbora pripremka biti detaljno određen.

Na slici 5.5, su prikazane četiri varijante polaznog oblika materijala: valjani, hladno vučeni, otkovaki otpresak.

,

355,6

,

352,4

Ušteda 65%

a)

68,9

66,7

Ušteda 49%

Slika 5.4. Ušteda utroška materijala pripremka supstitucijomobrade tokarenjem (a) sa hladnim kovanjem (b)

b)

d

d s

l

ls

l

d

d

d s

l

ls

d = d

s

d) Hladno prešanje

l = ls

b) Hladno vučenje

a) Valjanje c) Vruće kovanje (otkovak)

Slika 5.5. Četiri tehnološka postupka u izradi pripremka


35/140


35

Izbor varijante tehnološkog procesa obrade mnogo zavisi od izbora polaznog materijala, odnosnovrste i oblika pripremka (slika 5.6).

1

24

3

6

75G = 289 g

IZRADAK

G = 1025 g

PRIPREMCI

G = 600 g G = 305 g

Obrada odvajanjem

čestica

0. Pripremak

1. Proces obrade

1.1. Čeono tokarenje

Grubo čeono tokarenje (1)

Fino čeono tokarenje (1)

Grubo uzdužno tokarenje(2,3)

Fino uzdužno tokarenje(2 i 3)

1.2. Bušenje (4)

1.3. Unutarnje tokarenje

Grubo (4)

Fino (4)

1.4. Poprečno tokarenje

Odsjecanje (7)

1.5. Čeono tokarenje

Grubo čeono tokarenje (5,6,7)

Fino čeono tokarenje (5,6,7)

2. Izradak

G = 736 g G = 311 g G = 16 g

3. Otpadak

Slika 5.6. ovisnost varijante tehnološkog procesa o vrsti pripremka

Otkovak OtpresakValjana


36/140


36

5.2 Dodaci za obradu

Kod projektiranja tehnološkog procesa izrade dijelova susrećemo se s pitanjem koliki mora bitisloj materijala koji se skida kod određenog zahvata i operacije ili ko

Documents

Priprema Proizvodnje - Skripta_Ver_0.9 (1)