![](/user_photo/_userpic.png)
книги / Оптимизация технологических процессов механической обработки
..pdfдифференциации ТП (стадии обработки, этапы обработки, виды работ, типовые операции) [2, 8].
Под стадией понимается максимально укрупненная группа операций, обладающих равноценными технологическими возможностями по точности и качеству обработки различных поверхностей и детали в целом. Среди стадий обработки могут быть выделены: 1 – обдирочная; 2 – черновая; 3 – чистовая; 4 – тонкая; 5 – отделочная; 6 – доводочная. Таким образом, маршрут обработки детали представляет некоторую совокупность стадий, которая выражается в виде множества
МСи {Си1, Си2 , ..., Сиn},
где Си1, Си2 , ..., Сиn – стадии обработки u-й детали.
Не останавливаясь на характеристике других трех уровней дифференциации ТП, следует отметить, что основными составляющими маршрутов обработки каждой l-й поверхности детали является ряд конкретных операций, выполняемых по технологическому процессу изготовления детали. Причем переходы – структурные составляющие конкретных операций. Поэтому можно утверждать, что маршрут обработки u-й детали является производным от маршрутов обработки ее составляющих l-х поверхностей, которые выражаются в виде множеств
МОl {Ol1, Ol 2 , ..., Olk },
где Ol1, Ol 2 , ..., Olk – типовые операции обработки l-й поверхно-
сти детали.
41
Маршрут обработки u-й детали может выражаться в виде суммы типовых операций обработки всех элементарных поверхностей
m
МОu = ∑Оjk , j=i
где m – число элементарных поверхностей детали.
Выбор максимальной стадии обработки (STMAX) l-й поверхности детали определяется требованиями к ее точности и шероховатости поверхности, на основании которых формируется типовой табличный маршрут обработки l-й поверхности [4]. Найденные таким образом типовые табличные маршруты обработки представляют сумму максимально возможного количества стадий (типовых операций) обработки, которое соответствует самому неблагоприятному состоянию l-й поверхности исходной заготовки с точки зрения наибольшей величины припуска. Минимальная стадия обработки (STMIN) l-й поверхности определяется точностью и шероховатостью поверхности исходной заготовки.
В соответствии с изложенным для решения оптимизационных задач выбора маршрута обработки l-й поверхности детали необходимо иметь типовые табличные маршруты.
Для элементарных поверхностей стадия обработки обычно совпадает с операцией или переходом. Причем одни и те же характеристики точности и качества поверхности детали обеспечиваются различными операциями в пределах одной стадии. Обобщение априорной информации и производственного опыта
42
по технологическим возможностям различных операций позволило получить типовой набор операций, соответствующих каждой стадии обработки различных элементарных поверхностей [2], представленных в табл. 2.4, 2.5, 2.6.
Необходимая точность и шероховатость обрабатываемой поверхности детали достигается с помощью различных типовых технологических маршрутов. Для описания типовых маршрутов наиболее удобно использовать теорию графов. В этом случае технологический маршрут обработки элементарной поверхности представляется в виде графа, в котором вершинам соответствуют характеристики точности и шероховатости на определенной стадии обработки, а ребром – коды операций согласно табл. 2.4–2.6. На основе общих правил проектирования маршру-
Таблица 2.4
Массив операций обработки наружных поверхностей вращения
Стадия |
|
Код |
Точ- |
Параметр |
|
обра- |
Наименование |
опе- |
ность, |
шероховато- |
|
ботки |
операции |
рации |
квали- |
сти, мкм |
|
|
|
|
тет |
Rz |
Ra |
1 |
Черновая токарная |
1 |
14 |
160 |
– |
2 |
Получистовая токарная |
2 |
12 |
60 |
– |
3 |
Чистовая токарная |
3 |
10 |
– |
2,5 |
|
Черновая шлифовальная |
4 |
10 |
– |
2,5 |
4 |
Тонкая токарная |
5 |
7 |
– |
0,8 |
|
Однократное шлифование |
6 |
7 |
– |
1,25 |
5 |
Чистовая шлифовальная |
7 |
7 |
– |
0,63 |
|
Тонкая шлифовальная |
8 |
6 |
– |
0,25 |
6 |
Полировальная |
9 |
6 |
– |
0,04 |
|
Накатная |
10 |
5 |
– |
0,16 |
|
Суперфинишная |
11 |
5 |
– |
0,08 |
|
43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.5 |
|
|
Массив операций обработки внутренних |
|
||||
|
поверхностей вращения |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Стадия |
Наименование |
|
Код |
Точ- |
Параметр |
|
обра- |
операции |
|
опе- |
ность, |
шероховато- |
|
ботки |
|
рации |
квали- |
сти, мкм |
||
|
|
|
|
тет |
Rz |
Ra |
1 |
Черновое растачивание |
1 |
14 |
80 |
– |
|
|
Рассверливание |
2 |
12 |
63 |
– |
|
|
Черновое зенкерование |
3 |
12 |
30 |
– |
|
2 |
Получистовое растачивание |
4 |
12 |
20 |
– |
|
|
Чистовое зенкерование |
5 |
11 |
– |
3,2 |
|
3 |
Чистовое растачивание |
6 |
10 |
– |
2,0 |
|
|
Черновое шлифование |
7 |
10 |
– |
3,2 |
|
|
Черновое развертывание |
8 |
10 |
– |
2,5 |
|
4 |
Тонкое растачивание |
9 |
8 |
– |
0,8 |
|
|
Чистовое протягивание |
10 |
8 |
– |
0,63 |
|
|
Чистовое шлифование |
11 |
8 |
– |
0,63 |
|
|
Тонкое развертывание |
12 |
8 |
– |
0,63 |
|
5 |
Хонингование |
13 |
6 |
– |
0,08 |
|
|
Тонкое шлифование |
14 |
6 |
– |
0,16 |
|
|
Притирка |
15 |
6 |
– |
0,08 |
|
|
Калибрование шариком |
16 |
7 |
– |
0,16 |
|
|
Тонкое развертывание |
17 |
6 |
– |
0,32 |
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.6 |
|
Массив операций обработки плоских поверхностей |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Стадия |
|
|
Код |
Точ- |
Параметр |
|
обра- |
Наименование |
|
опе- |
ность, |
шероховато- |
|
ботки |
операции |
|
ра- |
квали- |
сти, мкм |
|
|
|
|
ции |
тет |
Rz |
Ra |
1 |
Черновое фрезерование |
|
1 |
12 |
80 |
– |
|
Черновое строгание |
|
2 |
12 |
80 |
– |
2 |
Чистовое фрезерование |
|
3 |
10 |
– |
2,5 |
|
Чистовое строгание |
|
4 |
10 |
– |
2,5 |
|
Предварительное шлифование |
|
5 |
9 |
– |
1,6 |
|
44 |
|
|
|
|
|
Окончание табл. 2.6
Стадия |
|
Код |
Точ- |
Параметр |
|
обра- |
Наименование |
опе- |
ность, |
шероховато- |
|
ботки |
операции |
ра- |
квали- |
сти, мкм |
|
|
|
ции |
тет |
Rz |
Ra |
3 |
Предварительное протягивание |
6 |
8 |
– |
1,6 |
|
Тонкое фрезерование |
7 |
7 |
– |
0,8 |
|
Тонкое строгание |
8 |
7 |
– |
0,8 |
4 |
Отделочное протягивание |
9 |
6 |
– |
0,32 |
|
Чистовое шлифование |
10 |
7 |
– |
0,63 |
|
Тонкое фрезерование |
11 |
6 |
– |
0,32 |
|
Тонкое строгание |
12 |
6 |
– |
0,32 |
5 |
Притирка |
13 |
5 |
– |
0,08 |
|
Полирование |
14 |
5 |
– |
0,08 |
|
Тонкое шлифование |
15 |
5 |
– |
0,08 |
|
Вибронакатывание |
16 |
5 |
– |
0,16 |
|
Виброполирование |
17 |
5 |
– |
0,05 |
тов обработки различных элементарных поверхностей могут быть построены графы технологических маршрутов обработки наружных, внутренних поверхностей вращения и плоских по-
верхностей (рис. 2.2–2.4) [2].
Анализ приведенных графов позволяет синтезировать для наружных поверхностей вращения 8 маршрутов, для внутренних поверхностей вращения – 28 маршрутов и для плоских поверхностей – 60 маршрутов. При этом возникает задача выбора оптимального варианта маршрута обработки какой-либо элементарной поверхности в зависимости от принятого критерия оптимальности. Выберем в качестве критерия оптимальности величину минимального общего расчетного припуска Zобщ.l для
45
![](/html/65386/197/html_BjzDdoMKsR.sWIg/htmlconvd-JANI2l46x1.jpg)
Стадии обра ботки
Рис. 2.2. Граф возможных технологических маршрутов обработки наружных поверхностей вращения
Стадии обра ботки
Рис. 2.3. Граф возможных технологических маршрутов обработки внутренних поверхностей вращения
46
![](/html/65386/197/html_BjzDdoMKsR.sWIg/htmlconvd-JANI2l47x1.jpg)
Стадии обра- ботки
Рис. 2.4. Граф возможных технологических маршрутов обработки плоских поверхностей
всех выбранных стадий обработки l-й поверхности. С учетом этого критерий оптимальности будет представлен в виде
Zобщ.l = min ∑m Zl,k ,
k =1
где Zl,k – значения расчетного припуска l-й поверхности на k-й стадии обработки; m – число стадий (типовых операций) обработки l-й поверхности по маршруту обработки.
Выполнив расчет общего припуска Zобщ.l по каждому из синтезированных маршрутов обработки l-й поверхности, в качестве оптимального маршрута принимают тот, у которого минимальное значение Zобщ.l.
47
2.4. Алгоритмвыбораоптимальноготехнологическогомаршрута обработки элементарных поверхностей детали
Исходными данными для решения рассматриваемой задачи являются сведения об элементарных поверхностях детали (габаритные размеры, точность и шероховатость поверхностей) и исходной заготовке для детали (метод получения заготовки, точность и шероховатость поверхностей).
Общий алгоритм выбора оптимального технологического маршрута с расчетом припусков и операционных размеров в диалоговом режиме представлен в виде блок-схемы (рис. 2.5).
В зависимости от заданной точности и шероховатости поверхности детали определяется конечная стадия STMAX (оператор 2), а в зависимости от вида исходной заготовки, ее точности и шероховатости поверхностей – начальная стадия STMIN (оператор 3) процесса обработки. После этого на основе графов технологических маршрутов обработки с усеченными вершинами формируется множество М возможных маршрутов (оператор 4). Далее проводится последовательный расчет и анализ операционных припусков и размеров, а также общих припусков по каждому из выбранных маршрутов (оператор 7). На основании результатов расчетов различных маршрутов обработки в качестве оптимального принимается маршрут с минимальными значениями Zобщ.min, Zобщ.max.
48
![](/html/65386/197/html_BjzDdoMKsR.sWIg/htmlconvd-JANI2l49x1.jpg)
|
|
|
Н А Ч А Л О |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
|
Ввод исход- |
||||
|
|
ных данных |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
Определение |
||||
конечной стадии об- |
|||||||
|
|
работки STMAX |
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Определение |
||||
3 |
начальной стадии |
||||||
обработки STMIN |
|||||||
|
Формированиевариан-
4товмаршрутовобработки(М1, М2, …, МN)
5I = 1
Расчет операционных припусков и разме-
6ров МI маршрута
Zобщ. min, Zобщ. max
Анализрезуль-
7татоврасчета МI маршрута
8I = I + 1
Да
I ≤ N
9
10 Нет
|
|
|
|||
|
Выбор оптимального |
||||
10 |
маршрута обработки |
|
|||
Z общ .l = min |
|
m |
|
||
|
|
∑ Z l , k |
|
||
|
|
|
k =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Печать
11 КOi, Zmin.i, Zmax.i, δi, Dmin.i, Dmax.i
12 К О Н Е Ц
Рис. 2.5. Алгоритм выбора оптимального технологического маршрута обработки элементарной поверхности
49
2.5. Выбор припусков и операционных размеров по типовым маршрутам обработки
Определение припусков и допусков на промежуточные операционные размеры в маршруте обработки, обеспечивающих возможность получения требуемых точности и качества поверхности деталей, имеет важное технико-экономическое значение. Завышенные припуски на обработку ведут к перерасходу материала, увеличению трудоемкости, повышают затраты энергоресурсов. Заниженные припуски ухудшают качество обработки, так как не позволяют полностью удалить дефектный слой, затрудняют достижение требуемой точности и шероховатости поверхности.
В связи с этим необходимо технически обоснованное назначение операционных и общего припусков на обрабатываемые поверхности.
Под общим минимальным припуском Zобщ.min понимается слой металла, необходимый для выполнения всей совокупности технологических операций по маршруту обработки элементарной поверхности – от исходной заготовки до готовой детали.
u
Zобщ. min = ∑Zmin i , i=1
где Z min i – минимальный припуск на обработку рассматривае-
мой поверхности на i-й операции; u – число технологических операций по маршруту обработки.
50