Оптимизация технологических процессов механической обработки

вок, стоимости отходов металла и стоимости черновой обработки проводится оптимизация выбора метода изготовления заготовки. Общий вид структурной схемы рассмотренной подсистемы приведен на рис. 8 .

Для проведения технико-экономического анализа создана база данных, которая включает массивы: граничных значений интервалов массы и размеров заготовки; серийности производства отливок; се­ рийности производства поковок, штамповок и заготовок из проката; доплаты за серийность; доплат за черновую обработку; оптовых цен за тонну заготовок.

Разработанная автоматизированная подсистема выбора оптималь­ ного вида заготовки и метода изготовления ориентирована на ее исполь­ зовании конструктором при проектировании деталей и технологом — при разработке новых ТП. В состав подсистемы входит 16 программ, написанных на языке ФОРТРАН. Используются две версии подси­ стем для СМ ЭВМ — с диалоговым режимом проектирования и для ЕС ЭВМ — с пакетным режимом.

Результаты проектирования выводятся в виде технологической карты, в которой приводятся характеристики оптимального и всех возможных методов получения заготовки (точность, коэффициент использования металла, себестоимость изготовления заготовки, сто­ имость черновой обработки и стоимость отходов металла).

ния оптимальной структуры ТП как функции многих переменных, которая отыскивается на различных уровнях проектирования как простая функция сравнительно небольшого числа переменных [42].

Вряде работ высказывалась мысль о необходимости учета стадии

иэтапов ТП, на основе которых представляется возможным сфор­ мировать достаточно простые планы обработки заготовки [45, 48]. Так, А. П. Соколовским предложено разделить процесс механиче­ ской обработки на три стадии: черновую, чистовую и отделочную. Однако при этом не учитывались особенности немеханической обработ­ ки (термической, гальванической и др.) и ее связь с другими метода­ ми обработки. Это не позволило широко использовать описанное струк­

зи между ее отдельными элементами.

Анализ большого числа типовых маршрутов изготовления различ­ ных классов деталей показал, что для них характерна некоторая ти­ повая схема, которая выражается в четырех уровнях дифференциа­ ции ТП [4, 6 ]: стадии обработки; этапы обработки; виды работ; типовые операции.

Под стадией понимается максимально укрупненная группа опера­ ций, включающая однородную по характеру, точности и качеству обработку различных поверхностей и детали в целом. В качестве стадий обработки могут быть использованы: 1 — обдирочная; 2 — черновая; 3 — чистовая; 4 — тонкая; 5 — отделочная; 6 — доводоч­ ная. Отдельные стадии включают, наряду с механической обработкой, термообработку, гальванические и другие виды операции. Структура маршрута обработки детали представляет некоторую совокупность

Этап обработки является частью стадии и представляет группу однородных операций, характеризуемых определенной точностью, качеством механической обработки формируемых поверхностей или видом немеханической обработки. Анализ известных этапов обработки различных деталей типа «тела вращения» показал, что их можно раз­ делить на четыре укрупненные группы: этапы получения и подготовки заготовок к дальнейшей обработке (заготовительные и др.); этапы механической обработки; этапы по улучшению механических свойств материалов обрабатываемых заготовок (термические и др.); этап& по нанесению защитных покрытий отдельных поверхностей и всей детали в целом (гальванические, химические и др.).

Маршрут обработки и-й детали, выраженный через этапы, может

ных по геометрической форме и функциональному назначению поверх­ ностей. Для деталей типа «тела вращения» видами работ являются: отрезные работы; обработка цилиндрических поверхностей; специаль­ ных поверхностей (конус, сфера и др.); винтовых поверхностей и резьбы; зубчатых, шлицевых и других поверхностей; поверхностей общего назначения (отверстия, пазы); работы, нехарактерные меха­ нической обработке.

Маршрут обработки в зависимости от вида работ для и-й детали

Виды работ в зависимости от классов технологических подобных деталей, стадий, этапов и других условий конкретизируются и в раз­ личных сочетаниях образуют отдельные операции. Под типовой пони­ мается такая операция, в которой наименованием операции конкре­ тизируется вид применяемого оборудования или оснащения без уточ­

на на результатах исследования связей между характеристиками от­ дельных поверхностей конкретных деталей и маршрутов обработки этих поверхностей и деталей в целом. Известно, что основными со­ ставляющими маршрутов обработки каждой /-й поверхности являют­ ся переходы, а общий маршрут обработки и-и детали представляется рядом конкретных операций.

И переходы, и операции — структурные составляющие маршру­ тов механической обработки деталей, причем сами переходы рассмат­ риваются как структурные составляющие конкретных операций. Поэтому можно утверждать, что маршрут обработки и-й детали яв­ ляется производным от маршрута обработки ее составляющих £-й по­ верхностей. Операции — нижний уровень в структурной модели проектирования маршрутов обработки деталей, поэтому переходы как структурную составляющую маршрута обработки £-й поверхности можно рассматривать в виде составной части маршрутов обработки деталей, она на порядок ниже самого нижнего уровня в модели.

Если рассматривать маршрут обработки одной конкретной £-й поверхности, то сведения по механической обработке, которые содер­ жатся на уровне «этапов обработки», практически совпадут со сведе­ ниями на уровне «типовых операций». Другими словами, переходы, окончателгно уточненные в этапах обработки, без существенных из­ менений группируются в отдельные «типовые операции», и тем самым отпадает необходимость в специальном выделении уровня «виды работ».

Применительно к разработке маршрута обработки i-й поверхности

ности и-й детали. Если типовые переходы Пuq представить в виде ус­ ловной трудоемкости их выполнения, то будет возможно общую тру­ доемкость выполнения маршрута обработки i-й поверхности выразить в виде суммы значений Y\uif.

Учитывая, что каждая стадия обработки поверхности содержит некоторое количество переходов, маршрут обработки i-й поверхности и и-й детали в целом можно также представить в виде суммы значе­

типовых операций M0tj = 5] 0«л. t=i

Дифференциация процесса проектирования маршрутов обработки позволила представить сложный творческий процесс проектирования в виде более простых решений на нескольких уровнях, для которых отыскивались оптимальные решения (рис. 9).

Выбор маршрута обработки детали в виде некоторого набора ти­

затем формируются переходы соответственно каждой из операций. Второе направление связано с использованием типовых планов

обработки отдельных элементарных поверхностей и формирования на их основе операций, которые составляют маршрут обработки конкрет­ ной детали. Для этого направления характерен более высокий уровень использования типизации, который предусматривает выделение тех­ нологических решений в виде типовых элементов ТП для синтеза маршрута обработки. г.

Несмотря на существенные методологические отличия двух под­ ходов к проектированию маршрутов обработки, им свойствен ряд

Рис. 9. Граф структурной модели маршрута обработки детали.

общих принципов. Одним из таких принципов является разделение сложного процесса проектирования технологических маршрутов на ряд более простых задач. В основу этого подхода могут быть положены рассмотренные принципы деления ТП на стадии, этапы и виды работ.

Выбор стадий обработки. Рассмотрим более подробно выбор марш­ рута обработки методом «от частного к общему». При этом первой за­ дачей является построение маршрута обработки отдельной i-й поверх­ ности, состоящего из набора стадий обработки Л4Г/. Для решения

этой задачи могут быть использованы так называемые таблицы соот­ ветствия, которые в этом случае представляют одну из форм записи соответствия множества типовых решений M Ci множеству условий

их существования. Табл. 5 — одна из таких таблиц соответствий для поверхностей вращения деталей из конструкционной углеродистой стали. Аналогичные таблицы разработаны для плоских, зубчатых и других типов поверхностей из различных материалов.

В левой части табл. 5 представлены наименования стадий обработ­ ки, расположенные в определенной последовательности выполнения типовых технологических маршрутов, а в правой — условия по точ­ ности обработки и шероховатости поверхности после предшествую­ щего и выполняемого перехода, а также данные по биению ступеней и отклонению размеров длин ступеней.

Выбор обобщенного кода стадий обработки (графа 3, табл. 5) вы­ полняется в три шага. На первом — сравнением требуемой шерохо­ ватости /-й поверхности с табличными данными для выполняемого* перехода определяется предварительный код стадий обработки в за­ висимости от требований по шероховатости kmi. На втором шаге, аналогично с первым, определяется предварительный код стадий об­ работки в зависимости от требований точности рассматриваемой i-й поверхности k7i. При этом под приведенной точностью /-й поверх-

жуточные припуски, необходимые для выполнения соответственно обдирочной, черновой и других стадий обработки.

Величины расчетных промежуточных припусков для различных стадий обработки определялись на основе интегрально-аналитического

енты, учитывающие влияние габаритов заготовки и способа ее уста­ новки на величину операционного припуска.

Эти зависимости получены на основе корреляционного анализа

Логическим принципом, проверяющим необходимость уточнения таб­

и М С( необходимо уточнить. Причем, если для некоторой выбранной

из таблицы стадии / отсутствует припуск на обработку Zp//, то нет необходимости в выполнении работ по данной стадии.

Для определения степени уточнения и корректирования типового табличного маршрута обработки i-й поверхности в зависимости от величины и соотношения общего расчетного и действительного при­ пусков предусматривается ряд проверок. Так, необходимость чер­ новой стадии обработки i-й поверхности проверяется условием

то нет необходимости в черновой стадии в типовом табличном марш­ руте. Иначе говоря, в общем расчетном припуске на обработку i-й поверхности отсутствует припуск на черновую стадию обработки, т. е. Zpi2 = 0. Тогда в соответствии с условием (2.10) процесс корректи­ рования табличного типового маршрута можно выразить зависимостью

^общ.ф|

то табличный маршрут обработки i-й поверхности следует корректи­ ровать на черновой и последующих стадиях. При этом проверка по следующему условию:

Аналогично составляются условия для проверки необходимости уточ­ нения типового маршрута МС[/ для последующих / стадий.

В соответствии с изложенным для определения маршрута обработ­ ки и-й детали, в первую очередь, необходимо спроектировать типовые табличные маршруты обработки всех поверхностей конкретной дета­ ли. Из общего множества найденных типовых маршрутов обработки i-й поверхности, составляющих и-й детали, выбирается маршрут обработки базовой поверхности. После дополнения маршрута обра­