Проектирование технологических процессов

Проектирование технологических процессов обработки за­готовок для автоматизированного производства имеет некоторые особенности по сравнению с проектированием процессов обра­ботки на универсальных станках с неавтоматическим циклом ра­боты.

В зависимости от вида и конфигурации заготовки, а также от расположения обрабатываемых поверхностей обработка может производиться без предварительной подготовки технологических баз или с предварительной подготовкой до поступления на ав­томатическую линию. Целесообразность такой подготовки надо определять при отработке чертежа детали на технологичность.

При обработке заготовок на АЛ желательна синхронизация выполнения отдельных операций (позиций), что существенно способствует повышению коэффициента использования всех стан­ков линии. Следует отметить, что синхронизация не всегда уда­ется. Тем не менее в среднем трудоемкость при создании автомати­ческих линий сокращается на 50—40%.

Основные этапы при разработке технологического процесса обработки заготовок на АЛ действующего производства следующие:

ознакомление с техническим заданием на проектирование АЛ или с паспортом имеющейся линии;

анализ существующего технологического процесса, применя­емых режимов резания и конструкций режущего инструмента;

определение содержания операции обработки, составление плана обработки в эскизах с указанием мест обработки, определе­ние типа конструкций и расположения режущих инструментов по отношению к обрабатываемой поверхности заготовки.

При составлении плана необходимо с точки зрения технологич­ности оценить заготовку и деталь с целью создания технологиче­ских баз, наилучшей установки в приспособлении (спутнике), лучшей обрабатываемости и т. п.

Особенности разработки технологических процессов обработки заготовок на автоматических линиях

При выборе метода получения заготовок необходимо стре­миться к стабильности размеров и качества метериалов, рацио­нальному распределению и постоянству припусков и твердости обрабатываемых поверхностей. Как показывает практика, при­менение заготовок из прутка, а также штучных заготовок из них для изготовления ступенчатых валов, втулок и других деталей на АЛ в условиях массового производства не всегда целесообразно, так как коэффициент использования материалов низок, умень­шается производительность и увеличивается себестоимость из­готовления деталей.

В качестве заготовок чаще используют штамповки, заготовки, полученные холодным выдавливанием, холодной высадкой; от­ливки, полученные методами точного литья, и др.

Развитию автоматизации производства способствует внедре­ние комплексных АЛ, которые совмещают операции получения заготовок и металлообработки. Коэффициент использования ма­териала в таких линиях достигает 0,95 [6 3.

На современных автоматических линиях стремятся к концен­трации переходов операций обработки. Для достижения высокой степени концентрации процесса обработки применяют многопози­ционные и специальные, имеющие до четырех-пяти суппортов, а также многоцелевые станки.

Особое внимание следует уделять выбору технологических баз. Выбирать базы следует по общим положениям, но в автомати­зированном производстве необходимо:

использовать одни и те Же базы в качестве технологических и измерительных; соблюдать принцип постоянства и единства баз;

сохранять ориентирование обрабатываемых заготовок для удобства и надежного межоперационного автоматического транс­портирования их и ввода в рабочие зоны; базирование заготовок

при транспортировке должно быть таким, чтобы обеспечивалась их устойчивость;

обеспечивать свободный ввод и посадку заготовки, точную фиксацию и закрепление ее в приспособлении (спутнике), смон­тированном на агрегатах;

не делать лишних поворотов заготовки, сохраняя технологи­ческие базы;

производить автоматическую очистку базовых поверхностей от стружки и загрязнений (воздух, СОЖ и т. п.) и применять рациональные способы их удаления;

уделять особое внимание простановке размеров с целью сов­мещения конструкторских и технологических баз;

проектировать комплексные линии, осуществляющие механи­ческую обработку, закалку ТВЧ, мойку, контроль, сборку.

Расчет режимов резания на автоматических линиях является одним из наиболее ответственных этапов. Исходными данными для расчета режимов резания и времени обработки на АЛ явля­ются:

производительность Q линии (заготовок/ч), которая задается техническим заданием;

коэффициент г] использования АЛ, который учитывает потери времени на устранение возможных неполадок, затраты на наст­ройку, поднастройку режущих инструментов и пр. В зависимости от сложности линии, инструментов г) может составлять 0,9—0,6;

такт Т (мин) работы автоматической линии: Т = 60t]/Q;

вспомогательное время /_в (мин) АЛ, в зависимости от ее слож­ности включающее: время фиксации и расфиксации заготовки или спутников, закрепления и раскрепления спутников и пере­движения их с одной позиции на другую или передачу заготовки (детали) со станка на станок манипулятором или роботом. Уточ­нение вспомогательного времени зависит от числа позиций и про­изводится по циклограмме работы механизмов, составляемой при разработке технического проекта автолинии;

машинное время t_M (мин) — время ускоренного подвода (tм. у), работы (t₀) и отвода режущего инструмента в исходное положение; t_M = t— t_B, где t — общее время на операцию, мин.

Время t_м. у ускоренного подвода и отвода инструмента зави­сит от расстояния, на которое перемещается инструмент, и ско­рости перемещения для каждой операции в отдельности. Оно различно для различных силовых головок.

Имеет значение и выбор инструмента. Надо широко применять сборный инструмент с механическим креплением пластин, осна­щать его пластинами из твердых сплавов с износостойкими покры­тиями, использовать сверхтвердые материалы (СТМ), для чего необходимо применять оборудование с повышенными жесткостью, мощностью, частотой вращения шпинделя и скоростью подачи. Все это позволяет вести обработку со скоростью резания 200 м/мин.

В каждом конкретном случае при проектировании технологических процессов на автоматических линиях главным показателем является экономическая эффективность. Основные показатели, предназначенные для определения экономической эффективности проектирования автоматической линии, следующие: капитальные вложения по сравниваемым вариантам; себестоимость годового выпуска продукции по этим вариантам; срок окупаемости допол­нительных капитальных вложений.

Для определения оптимального варианта учитывают, на­сколько технически и экономически прогрессивно данное техни­ческое решение (должна быть база для сравнения) и каков эко­номический эффект от внедрения выбранного технического ре­шения в конкретных условиях.

Из двух или более сравниваемых вариантов, например авто­матической линии и поточного производства, экономически наи­более эффективный вариант определяется наименьшей суммой затрат:

где Kt — капитальные вложения по каждому варианту, руб.; Т_я — отраслевой нормативный срок окупаемости, годы; S_t — себестоимость продукции за год по тому же варианту; руб.; З_п — годовые затраты в сфере потребления продукции по тому же ва­рианту, руб.; Л_т1п — суммарные затраты народного хозяйства в сфере производства и потребления продукции.

Затраты в сфере потребления (З_п) определяются в случае изменения качества, долговечности продукции и т. п.

Срок окупаемости

годовая экономия

где Ki и К₂ — капитальные затраты соответственно по базовому и проектируемому вариантам; Si и S₂ — себестоимость изго­товления по базовому и проектируемому вариантам.