11.1.4 Оптимизация технологического процесса изготовления корпуса компенсатора гидротолкателя

Проектирование технологических процессов и отдельных операций требует учета большого количества факторов, характеризующих мно­жество элементов технологической системы со сложными и разнообраз­ными связями, изменяющимися во времени. При этом часто возникает задача выбора среди множества вариантов наиболее рационального по некоторому критерию и обеспечивающего заданные параметры качества изделия. При ручном проектировании отдельные решения обычно выбира­ются на основе опыта технолога. Такой подход не может быть исполь­зован при создании САУ ТП, в основу которых должны быть положены математические модели процессов обработки,

Оптимизация - это процесс нахождения экстремума некоторой ко­личественной величины объекта исследования, представляемой в виде функции. Обычно в инженерной практике используется термин «оптималь­ное решение», под которым понимается наилучшее из множества решений, удовлетворяющее всем требованиям, предъявляемым к проектируемому объекту.

Применительно к технологии машиностроения трудность решения

вопросов оптимизации технических решений обусловлена сложностью построения математических моделей рассматриваемых объектов, что связано с низким уровнем формализации существующих методов про­ектирования технологических процессов. При этом главным недостатком существующих методов оптимизации этих процессов является то, что для функции цели и технических ограничений не установлены зависимости, которые учитывали бы все факторы и охватывали все возможные случаи.

Основной целью технологического процесса или отдельной опе­рации является обеспечение заданных характеристик качества изде­лия наиболее производительным путем при минимальных затратах. Отсюда вытекает необходимость в построении двух главных критериев оптимальности: максимальной производительности и минимальной себе­стоимости.

При выборе решения некоторых реальных проектных задач воз­никает необходимость учитывать возможность достижения нескольких количественных целей и подчас противоречивых. Наиболее простой способ решения этой проблемы - построение обобщенного критерия, который является в общем случае скалярной суммой частных критери­ев. Зависимость между обобщенным критерием, или критерием опти­мальности, и подлежащими оптимизации параметрами называют целе­вой функцией.

При разработке различных операций механической обработки за­готовок одной из основных задач является задача определения опти­мальных режимов резания. При этом, исходя из заданных условий об­работки, целей и задач оптимизации, возникает большое количество вариантов постановки этой задачи. При описании процесса обработки выделяют входные и выходные параметры, связь между которыми опре­деляется сложными функциональными зависимостями. Совокупность этих зависимостей принято рассматривать как математическую модель процесса обработки.

В качестве критериев оптимизации наиболее часто используются максимальная производительность и минимальная себестоимость операции.

Критерий максимальной производительности

(наименьшего штучного времени)

Штучная производительность на операции внутреннего шлифования может быть определена величиной, обратной штучно-калькуляционному времени на эту операцию.

Штучно-калькуляционное время t_шт.к состоит из штучного времени t_шт и подготовительно-заключительного Т_п.з на деталь из партии.

(1)

Анализ этой зависимости показывает, что критерий оптимальности «максимальная производительность» соответствует критерию «мини­мальное штучное время», так как вторая составляющая формулы (1) не зависит от режимов обработки и может быть опущена при форми­ровании критерия. В свою очередь t_шт также может быть представ­лено в виде суммы времен, зависящих t_шт.р и не зависящих t_шт.н от режимов обработки (скорости V_D,

подачи S и глубины обработки t):

(2)

t_шт = t₀ + t_в + t_обс + t_отд

где

t_o - основное время, мин;

t_в - вспомогательное время, мин;

t_обс – время на обслуживание станка, мин;

t_отд - время на отдых, мин.

Анализ формул (2) показывает, что от режимов обработки зависят t_o и часть времени t_обс , затрачиваемое на правку шли­фовального круга.

Таким образом, штучная производительность, зависящая от режимов резания, определяется только величиной:

t

(3)

_шт.р =t₀ + t_пр

где t_пр - время правки шлифовального круга, мин.

Машинное(основное) время при внутреннем шлифовании

(рис. 17) в общем виде запишется так:

(4)

где

L – длина шлифования, мм;

h – припуск на сторону, мм;

n_з – число оборотов заготовки в минуту;

S_д – долевая подача (в долях ширины круга за один оборот заготовки);

В – ширина круга, мм;

t – глубина резания, мм;

К – коэффициент точности, равный при черновом шлифовании - 1.1; при чистовом – 1.4.

Рис. 17 Схема процесса внутреннего шлифования

Время правки круга, приходящееся на одну деталь:

(5)

где

Т_пр - время одной правки инструмента, мин;

Т - стойкость шлифовального круга;

t_р – время резания(основное время)

Учитывая приведенные выше выражения, штучное гремя, завися­щее от режимов обработки, может быть получено из выражения(6):

(6)

Зависимость (6) представляет собой критерий оптимальности «ми­нимальное штучное время».

Критерий минимальной себестоимости

Этот показатель охватывает более широкий круг затрат об­щественного труда и наряду с затратами живого труда учитывает затраты прошлого, овеществленного в средствах производства

Цеховая себестоимость технологической операции без учета затрат на исходную заготовку определяется выражением:

(7)

С_оп = С_з.с + С_а + С_рем + С_эн + С_в + С_пр + С_ин + С_п

где:

С_з.с - заработная плата станочников, руб.;

С_а -амортизационные отчисления на восстановление станка, руб.;

С_рем - затраты на ремонт станка, руб.;

С_эн- затраты на силовую электроэнергию, руб.;

С_в - затраты на вспомогательные материалы, руб.;

С_пр - затраты на ремонт и амортизацию приспо­соблений, руб.;

С_ин- затраты на ремонт и заточку режущего инст­румента, руб.;

С_п- затраты на эксплуатацию помещения, руб.

Поскольку часть затрат при данном процессе шлифования остаются постоянными, себестоимость операции, при внутреннем шлифовании мо­жет быть определена по следующей зависимости :

С

(8)

_оп = С_з.с + С_ри + С_эн + С_цех

С_з.с - заработная плата станочников, руб.;

С_ин- затраты на эксплуатацию режущего инст­румента, руб.;

С_эн- затраты на силовую электроэнергию, руб.;

С_цех – общецеховые расходы, руб.;

Введем обозначение: R= С_з.с + С_эн + С_цех