12. Этапы проектирования и изготовления станков. Проектные критерии

Проектированию станка предшествует предварительная, так называемая предпроектная проработка, которая завершается составлением технического задания на проектирование отдельного станка или комплекта станочного оборудования. Техническое зада­ние содержит сведения о назначении станка, т. е. о том множестве деталей, которое должно быть обработано на станке с требуемой точностью по размерам, форме и взаимному расположению поверх­ностей.

В техническом задании необходимо обосновать целесообраз­ность проектирования нового станочного оборудования на основе анализа и сопоставления его с уже существующими станками для решения той же или аналогичных производственных задач. Техни­ческое задание должно содержать также изучение патентных источников и тщательное экономическое обоснование предполагаемой эффективности вновь создаваемого оборудования по критерию при­веденных затрат и производительности. В техническом задании рег­ламентируют значения основных технико-экономических показа­телей, которым должен обладать проектируемый станок или весь комплект станочного оборудования.

Техническое предложение является первым этапом проектирования станочного оборудования. На базе исходных дан­ных предпроектной проработки в техническом предложении обос­новывают и уточняют технические характеристики: диапазоны скоростей главного привода, привода подач и вспомогательных перемещений. Выбирают двигатели для всех кинематических цепей и обосновывают рациональную мощность приводных двигателей. Дополнительно прорабатывают патентные источники и уточняют ожидаемую экономическую эффективность создаваемого станочного оборудования. На этапе технического предложения синтезируются варианты принципиальных схем станка и возможные компоновки как самого станка, так и всего комплекта станочного оборудования. Проводят оптимизацию компоновочных решений.

Эскизный проект является развитием технического предложения и содержит предварительную конструктивную разработку всех основных узлов. Принятие решений обосновывают расчетами, опти­мизацией важнейших параметров с учетом технологичности кон­струкции и достижимой степени унификации.

Технический проект включает окончательную конструктивную проработку всех схем станка, его общие виды и все узловые чертежи с указанием технических условий на изготовление и сборку. На этом этапе осуществляют все виды уточненных расчетов и окончательно определяют эффективность станка или набора станочного обору­дования.

Разработка рабочей документации является завершающим эта­пом проектирования. На основе технического проекта оформляют рабочие чертежи на все оригинальные детали станка с простановкой размеров и техническими условиями на изготовление. Составляют перечень комплектующих изделий (покупных) деталей и специфи­кацию оригинальных деталей.

Разделение процесса проектирования на последовательные этапы является в известной мере условным, поскольку по ходу проекти­рования целесообразно пересматривать и уточнять ранее принятые решения. Например, при конструировании одного из важнейших узлов станка может выясниться необходимость изменения общей компоновки станка или внесения изменений в его кинематическую схему. Появление новых, прогрессивных комплектующих изделий (шпиндельных опор, направляющих устройств управления, средств контроля и измерения) также влияет на окончательное оформление конструкции отдельных узлов, а иногда и всего станка.

Существенное влияние на процесс проектирования станочного оборудования оказывают средства вычислительной техники. Осо­бенно эффективно использование ЭВМ

ПРОЕКТНЫЕ КРИТЕРИИ

При проектировании любого комплекта станочного обо­рудования основной целью яв­ляется обработка заданного мно­жества деталей с минимальными затратами на основе принятой технологии. Множество деталей, подлежащих обработке, характе­ризуется общим годовым их вы­пуском N, номенклатурой И, ритмичностью выпуска, т. е. числом Р переналадок в течение года

Обеспечение годового выпуска известного множества деталей при минимальных затратах следует рассматривать как целевую функцаю при проектировании комплекта станочного оборудования:

где N — годовой выпуск деталей, шт.;с — сумма приведенных затрат, руб.

Эта целевая функция характеризует эффективность оборудова­ния. Годовой выпуск деталей можно заменить выражением

где Т₀ — годовой фонд времени; — коэффициент использования фонда времени; Т—среднее время цикла обработки одной детали. При этом целевая функция принимает вид

При известном Т_а и заданном Т

При конструировании новых станков, которые будут входить в состав различных комплектов станочного оборудования, следует стремиться к повышению их производительности, так как при этом .можно сократить число станков в наборе и, соответственно, умень­шить стоимость комплекта оборудования. С уменьшением числа станков повышается и надежность всей системы. В этом случае целевую функцию следует принимать как

С повышением степени автоматизации станочного оборудования сокращаются текущие затраты на обслуживание, и в сумме при­веденных затрат наибольшая доля приходится на стоимость самих станков. В современных автоматических линиях и гибких производ­ственных системах стоимость оборудования, отнесенная к одному году эксплуатации, составляет 60—80 % всех приведенных затрат, а иногда и более. Поэтому при сопоставлении проектных вариантов станочного оборудования следует прежде всего обращать внимание на их сравнительную стоимость. Например, при выборе целесооб­разного набора оборудования для гибкой производственной системы следует иметь в виду зависимость суммы приведенных затрат от вида станочного оборудования и номенклатуры деталей (рис. 11.5.)

Помимо целевой функции, при проектировании комплекта ста­ночного оборудования или при конструировании новых станков необходимо выполнять проектные ограничения.

Проектные ограничения могут быть связаны с функциональными требованиями, с характером производства, на котором будут изготовлять станки, и с условиями эксплуа­тации на том производстве, где станки будут работать. К важнейшим функцио­нальным проектным ограничениям относят требования к точности обработанных на станке ГОТОВЫХ изделий. Имеются в виду требования к точности размеров, правиль­ности формы отдельных поверхностей и их шероховатости, к точности взаимного расположения обработанных поверхностей. Требования к точности обработки обусловливают соответствующие проектные ограниче­ния' на допустимые геометрические, кинематические, упругие, дина­мические, температурные погрешности всей системы станка и его отдельных частей.

Важными являются ограничения, связанные с эргономикой.; Например, со всей тщательностью должны быть решены вопросы-удаления абразивной пыли, мелкой стружки, смазочно-охлаждающей жидкости и ее регенерации. Для станков с ручным управле­нием и обслуживанием особого вникания заслуживает внешнее оформление станка, удобство и безопасность его обслуживания.