Введение

Повышение конкурентоспособности изделий на внутреннем и внешнем рынке требует от предприятий отечественного машиностроения особого внимания к реализации процессов технического перевооружения действующего производства с внедрением новейших технологий. Проектирование перспективных технологических процессов (ПТП) в рамках технологической части проектов технического перевооружения является сложной задачей, требующей математического моделирования и оптимизации получаемых проектных решений с использованием современных информационных технологий. Особую важность имеет задача структурной оптимизации ПТП на уровне маршрутного описания, так как неудачно построенная его структура сведет на нет все усилия по техническому перевооружению действующего производства [1].

Данная курсовая работа как раз и посвящена решению такой задачи структурной оптимизации перспективного технологического процесса, для чего был произведен анализ структуры технологического процесса действующего производства, сформирована оптимизационная математическая модель путем анализа возможных многовариантных технологических структурных решений. Построенная модель была про нормирована по заданным критериям оптимизации. Выполненный системный анализ технико-экономических резервов действующего производства позволил выявить приоритетность основных критериев оптимизации и в результате, провести многократную структурную оптимизацию ПТП как по обобщенному критерию, так и с выделением главного критерия (пороговую оптимизацию).

На основе проведенных оптимизационных расчетов сделаны выводы о возможных вариантах построения структуры технически перевооружаемого производства и получаемых в результате экономическом, социальном и других эффектах.

1 Математическая модель

1. Структурный анализ технологического процесса и построение модели

В данном разделе изложено построение математической модели перспективного технологического процесса, использованной для генерирования допустимого множества структурных вариантов, используемого при оптимизации. Согласно методики структурной оптимизации ПТП, в качестве такой модели использован сетевой орграф G-(XU) с отношением порядка модулей между его вершинами, отображающими варианты выполнения технологических операций. Модель построена на основе анализа действующего технологического процесса. Согласно выданного задания рассмотрен чистовой этап действующего технологического процесса изготовления детали «Кронштейн».

Модель перспективного технологического процесса сформирована на основе анализа возможных многовариантных технологических решений. Так как действующий технологический процесс имеет высокий уровень дифференциации операций и основан на применении универсального оборудования, то, учитывая тип производства (серийное) и тенденции технического перевооружения (высокий уровень автоматизации), перспективный технологический процесс рационально строить, базируясь на принципе концентрации операций и применения станков с числовым программным управлением.

При объединении операций учитывались следующие условия:

а) возможность обработки поверхностей объединяемых операций с одних установочных баз, что способствует повышению точности взаимного расположения обработанных поверхностей;

б) объединяются операции одного вида обработки, например, несколько токарных переводятся на станок с числовым программным управлением, или разных видов, если в качестве технологического оборудования используется многоцелевой станок с числовым программным управлением.

При замене оборудования учитывались следующие условия:

а) соответствие рабочей зоны станка габаритам обрабатываемой детали;

б) соответствие мощности привода главного движения свойствам обрабатываемого материала;

в) снижение основного времени за счет применения станков с бесступен-

чатым изменением частоты вращения шпинделя;

г) снижение вспомогательного времени за счет применения станков с числовым программным управлением, позволяющих автоматизировать часть вспомогательных переходов;

д) применение современного оборудования с оперативными системами числового программного управления;

е) соответствие количества используемого на операции режущего инструмента числу позиций инструментального магазина или инструментальной головки станка.

Основные технические характеристики технологического оборудования, использованного при построении модели, представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Основные технические характеристики оборудования

Модель станка	Габариты рабочей зоны	Мощность привода шпинделя	Габаритный размер станка
6ДМ13Ф3	400×1600	7,5	2620×2800
VF6032A	1320×320	4	1900×1720
6Т82Ш	1250×320	7,5	2280×1965

Операции 010, 015, 020, 025, 035, 040, 045, 050, 055 объединены за счет применения станков с числовым программным управлением (вершины 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30). Операции 060, 065, 070, 075, 080, 085, 090, 095 объединены с переводом на универсальные станки с числовым программным управлением (вершины 33, 37, 41, 45, 49, 53, 57, 61). Операции 120, 125, 130 (вершины76,80,84) и операции 105, 110, 115 (вершины 65, 69, 72) также объединены с переводом на универсальные станки с ЧПУ разных моделей.

Математическая модель представлена в виде графа и оформлена как чертеж (см. 2203.3С.21.18.000 ММ). Изображение каждой вершины графа предусматривает деление на 8 ячеек, в которые занесена следующая информация:

- номер вершины;

- номера операций базового технологического процесса;

- наименование операции;

- модель технологического оборудования (код модели станка);

- значение критериальных параметров, включая обобщенный критерий.

Вершинами входа и выхода графа являются фиктивные вершины. Определяемые моделью варианты технологических процессов имеют одинаковую длину (число вершин отдельного пути), то есть сетевой граф разделен на слои следующим образом:

- любая дуга соединяет вершины только соседних слоев;

- в первом и последнем слоях - по одному элементу (фиктивные вершины входа и выхода из сети);

- вершины одного слоя не соединены между собой дугами.

Для обеспечения этого условия в модели использованы фиктивные вершины при концентрации технологических операций, например, вершины 4, 6, 7 и др.