Повышение качества проектирования элементов технологического оснащения патронного производства на основе практической стандартизации проектных решений

В настоящее время на предприятиях, изготавливающих патроны стрелкового оружия, работают многочисленные модели автоматических роторных линий (APJI) для изготовления деталей патронов, их сборки, укупорки и т. д. Совокупность линий (2.4 шт.), предназначенных для производства одного элемента патрона (пули, гильзы) или для его сборки, называется технологической цепочкой. Специфичность патронного производства заключается в том, что оборудование рассчитано на уникальный (единичный) технологический процесс, то есть каждое наименование изделия требует оригинального по исполнению оборудования. Опыт эксплуатации внедренных и освоенных в производстве автоматических роторных линий (APJI) показывает, что линия, предназначенная для выполнения до 10. 12 технологических операций (обработка давлением, резанием, контроль, сборочные операции, а также нанесение покрытия и сушка), обеспечивает высокую производительность (150.250 шт./мин.) и надлежащее качество патронов.

Эти линии были специализированы на выпуск боевых патронов, которые находились на вооружении Советской армии: пистолетные (к 9 мм пистолету Макарова и в небольшом количестве 7,62 мм пистолетные патроны) — автоматные (7,62 мм обр. 1943 года, 5,45 мм) — 7,62 мм винтовочный патрон.

Ранее отечественной промышленностью выпускалось оборудование, специализированное на массовое производство определенного типа патрона. В настоящее время на этом оборудовании изготавливается широкая номенклатура спортивно-охотничьих патронов, которые ранее не выпускались: 5,6×39- 7,62×39- 9×18- 9×19 Luger- .38 «Авто» — .45 АСР- .223Rem-, 308Win с пулями различной конструкции (SP, HP, FMJ согласно международной классификации и др.). Основные потребители этой продукцииСША, Турция, африканские страны, страны Ближнего Востока и т. д.

Изменился характер патронного производства с массового выпуска двух изделий на крупносерийное типовое производство широкой номенклатуры спортивно-охотничьих патронов. Типовое производство основывается на унификации и стандартизации объектов производства, технологии их изготовления и оборудования.

Поскольку вышеперечисленные патроны существенно отличаются от ранее изготавливаемых на APJI, то для их производства приходится переоборудовать существующие модели роторных линий. Увеличение номенклатуры изделий привело к тому, что почти каждая модель APJI имеет несколько исполнений, предназначенных для производства определенного патрона. Существующие модели APJI переоборудованы под выпуск зарубежных патронов, для чего проведена соответствующая модернизация (переоснастка).

Патроны представляют собой конструктивно однородные изделия, состоящие из гильзы, в донную часть которой запрессовывается капсюль, в камору гильзы засыпается пороховой заряд, после чего в дульце гильзы догоняется пуля. Они имеют практически одинаковые элементы и отличаются только размерами.

Тульский патронный завод, на базе которого выполнена работа, выпускает в настоящее время патроны двух типов: пистолетные — имеют короткую гильзу цилиндрической формы, в основном с не выступающем над корпусом гильзы фланцем, реже с выступающим фланцемавтоматные (винтовочные) — с гильзой бутылочной формы, с не выступающем над корпусом гильзы фланцем.

Технологический процесс изготовления патрона включает в себя обработку давлением и резанием, термические, химические операции сборку контроль, упаковку и т. п. В производстве применяются типовые технологические процессы, выполняемые как на АРЛ, так и на прессовом (раздельном) оборудовании, проверенные многолетним опытом изготовления патронов. Анализ технологии производства патронов выходит за рамки работы, целью которой является повышение качества и сокращение сроков переоснастки АРЛ, как наиболее трудоемкой части работы подготовки производства нового патрона, которая ложится на конструкторский отдел завода.

При переоснастке АРЛ на новое изделие конструктору приходится проводить типовые расчеты и решать типовые задачи, анализируя большой объем информации, поскольку число операций технологического процесса изготовления патрона стрелкового оружия достигает сотни, а при изготовлении пуль различной конструкции достигает нескольких десятков.

В процессе этой работы большая часть времени (до 80%) уходит на модификацию ранее разработанных проектных решений, и только 10−15% времени тратится на разработку оригинальных деталей и узлов. Особенно это актуально для АРЛ, где разнообразие конструкций ограничено жесткой технологической схемой оборудования и диапазоном выпускаемой продукции. Принятие конструктивных решений сравнительно легко алгоритмизируется, что позволяет создать систему решения вышеприведенных задач с высокой достоверностью, существенно уменьшив время разработки конструкторской документации и время освоения за счет исключения несоответствий в технической документации.

При освоении нового изделия перед конструкторами ставится задача переоснастить в сжатые сроки и с минимальными переделками существующую модель АРЛ под новый спортивно-охотничий патрон.

Основная работа по модернизации АРЛ определяется новыми размерами изделий или полуфабрикатов и конструкцией рабочего инструмента, в связи с чем приходится разрабатывать: бункерные захватно-ориентирующие устройства, обеспечивающие ориентирование, захват и подачу заготовоклотки и дорожки, которые транспортируют заготовки и полуфабрикаты в питателипитатели, обеспечивающие подачу ориентированных заготовок в транспортные и технологические роторы или их блокитранспортные роторы, осуществляющие транспортировку и переориентацию заготовок и полуфабрикатовтехнологические и контрольные роторы, перемещение ползунов которых должны обеспечить прием заготовки, выполнение технологической операции и выдачу заготовкитехнологические и контрольные блоки соответствующих роторов.

APJI содержат значительное количество до 90% унифицированных или однотипных узлов и деталей. Конструктору приходится выполнять типовые, сравнительно легко алгоритмизируемте работы: разработка циклограмм, которые должны обеспечить прием заготовки, выполнение технологической операции и выдачу полуфабриката, при этом, для приема заготовки и выдачи полуфабриката необходимо обеспечить согласование работ технологического и транспортного роторов, что является весьма трудоемкой задачей из-за большого количества анализируемых факторов.

Наибольшие трудности вызывает модернизация технологических роторов, в которых производится штамповка или резание, т.к. приходится менять циклограмму работы, что влечет изменение копиров (кулачков в роторах с механическим приводом) либо коммуникационных и распределительных дисков в роторах с гидроприводом.

Решение этих задач традиционным способом (карандашом на бумаге) требует содержания большого количества высококвалифицированных конструкторов, которым для подготовки технической документации для выпуска нового изделия требуется около 4-х месяцев. Это усугубляется низким уровнем автоматизации конструкторского труда на предприятии, отсутствием методик переоснастки и сложностью АР Л, как технологического оборудования. Неизбежные неувязки технической документации определяют значительный срок (до двух лет) запуска изделия в производство. В условиях острой конкуренции на мировом рынке, задача сокращения сроков освоения новых изделий чрезвычайно актуальна и затраты на автоматизацию труда конструкторов быстро окупятся.

В настоящей работе решается актуальная задача управления качеством переналадки АРЛ при переходе на выпуск новых изделий с применением компьютерной интегрированной технологии. Обобщив имеющиеся конструкции спортивно-охотничьих патронов и специальной технологической оснастки, созданы их параметрические модели. На их основе выявляются взаимосвязи между конструкцией изделия, технологией (инструментом) и специальной технологической оснасткой, что позволяет осуществить параллельное проектирование инструмента и технологической оснастки, что существенно сокращает сроки подготовки производства и количество несоответствий в этом процессе. Проведен анализ работ выполняемых конструктором при проектировании различных видов оснастки АРЛ и, созданы оригинальные методики модернизации. Для облегчения заимствования конструкторских проектных решений создан электронный архив конструкторских документов.

4.4. Выводы.

1. Для информационной поддержки процесса унификации разработана информационная модель банка конструкторских документов. Проведена классификация конструкторских документов, проанализированы системы кодирования. Действия конструктора при работе с конструкторской документацией и заполнением спецификации формализованы с помощью аппарата реляционной алгебры.

2. В результате исследования разработаны, внедрены и успешно эксплуатируются на ОАО ТПЗ: компьютеризированная система параметрического проектирования оснастки АРЛ, система кинематического моделирования работы захватного органа транспортного ротора АРЛ и электронный банк конструкторских документов.

3. Разработанная система параметрического проектирования оснастки АРЛ выполняет параметрическое проектирования деталей групповой технологической оснастки на основе унификации и стандартизации проектных решений и деталей оснастки АРЛ. Она обеспечивает получение качественной конструкторской документации, универсальна и может пополняться новыми параметрическими моделями.

Полученная конструкторская документация использована для модернизации АРЛ при освоении новых спортивно-охотничьих патронов и проверена в процессе успешной эксплуатации модернизированного оборудования. Среднее время проектирования технологической оснастки сократилось на 25%, количество несоответствий в конструкторской документации сократилось на 30%.

4. Система кинематического моделирования работы захватного органа транспортного ротора АРЛ моделирует на компьютере процесс приема-выдачи полуфабрикатов и определяет угол сопровождения, угол выхода клещевого захвата из рабочего блока, угол контакта губки с полуфабрикатом, перемещения губок и ползуна.

Полученные конструктивные решения позволили сократить этап отработки конструкции клещевого захвата в процессе переоснастки АРЛ и обеспечили надежную работу транспортных роторов в процессе выпуска продукции. Количество несоответствий в конструкторской документации на клещевые захваты сократилось на 50%.

5. Электронный банк конструкторских документов позволил сократить время поиска конструкторских документов на 15.40%, существенно облегчил процесс стандартизации и унификации узлов и деталей АРЛ. В результате заимствования проектных решений производительность труда конструктора повысилась на 15%, количество несоответствий в конструкторской документации сократилось на 30%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В данной работе предложены решения актуальной проблемы — повышения качества проектирования и изготовления оснастки автоматических роторных линий патронного производства при освоении нового спортивно-охотничьего патрона на основе унификации и стандартизации кон-структорско-технологических проектных решений и деталей оснастки. Это дает возможность существенно повысить качество типовой технологической оснастки, сократить сроки и снизить затраты на освоение новых патронов.

Основные научные и практические результаты работы:

1. На основе анализа опыта освоения производства спортивно-охотничьих патронов показал, что качество проектирования технологической оснастки АРЛ является существенным фактором, определяющим срок подготовки производства и затраты на его освоение. Разработка типовых элементов технологической оснастки для АРЛ осуществляется в форме параметрического проектирования, основанного на стандартизации и унификации проектных решений.

2. Выявлены взаимосвязи между несоответствиями, возникающими при изготовлении изделий и несоответствиями в проектных решениях при разработке элементов специальной технологической оснастки. Установлены потери временных ресурсов производства, обусловленных несоответствиями, возникающими при проектировании элементов технологической оснастки, являются наиболее существенными.

3. Применение методологии SADT позволило выявить структуру и связи процесса освоения производства нового патрона и на любом этапе этого процесса отследить влияние возникающих несоответствий на качество изделия и обеспечить управление качеством.

4. Разработанные комплексные детали пули, оболочки и сердечника спортивно-охотничьего патрона обеспечивают получение большинства существующих конструкций. Их применение позволило стандартизировать исходные данные для параметрического проектирования элементов специальной технологической оснастки АРЛ. Созданы параметрические модели наиболее часто модернизируемых узлов АРЛ: бункерных загрузочных устройств, змейковых лотков, клещевых захватов транспортных роторов. Конструктивные решения, полученные с использованием этих моделей, реализованы при переоснастке АРЛ в ходе освоения производства новых патронов и доказали свою эффективность в процессе эксплуатации оборудования.

5. Для получения оптимального конструктивного решения при проектировании захватных органов транспортных роторов АРЛ разработана методика компьютерного кинематического моделирования. Эта методика позволяет получить качественное конструкторское решение и конструкторскую документацию, минуя стадию опытной отработки и обеспечить надежную эксплуатацию АРЛ.

6. Для информационной поддержки процесса унификации разработана информационная модель банка конструкторских документов, для чего проведена классификация конструкторских документов, усовершенствована система кодирования. Действия конструктора при работе с документацией и заполнением спецификации формализованы с помощью аппарата реляционной алгебры.

7. В результате исследования разработаны, внедрены и успешно эксплуатируются на ОАО ТПЗ: компьютеризированная система параметрического проектирования оснастки АРЛ, система кинематического моделирования работы захватного органа транспортного ротора АРЛ и электронный банк конструкторских документов. Применение системы параметрического проектирования позволило сократить среднее время проектирования технологической оснастки на 25%, количество несоответствий в конструкторской документации сократилось на 30%. Использование системы кинематического моделирование привело к сокращению количества несоответствий в конструкторской документации на клещевые захваты на 50%. Электронный банк конструкторских документов позволил сократить время поиска конструкторских документов на 15.40%, существенно облегчил процесс стандартизации и унификации узлов и деталей АРЛ. В результате заимствования проектных решений производительность труда конструктора повысилась на 15%, количество несоответствий в конструкторской документации сократилось на 30%.