3.4.3.Проектирование операционной технологии.

Постановка задачи.

После того как уточнена структура УТП и получена структура рабочего ТП, начинается проектирование отдельных операций. Назна­чение операций выполняется на 2-м уровне проектирования ТП.

Возникает вопрос: о какой операции начать проектирование - с первой или с последней. Если начать с первой операции, то обычно неизвестна исходная заготовка, так как для ее определения ну­жно знать припуски, удаляемые на последующих операциях. Эти опе­рации еще не спроектированы и, следовательно, величины припусков неизвестны. Поэтому как правило проектирование операций ведется от последней операции, на которой получается уже готовая деталь, к первой» Такой подход удобен тем, что при проектировании операции уже известно описание межоперационной заготовки, которая должна быть получена на проектируемой операции.

Назовем межоперационную заготовку, поступающую на операцию, входной, а соответственно заготовку, полученную после выполнения операции, выходной.

Преобразование межоперационных заготовок можно проиллюстри­ровать, так же как и ранее изменение состояния поверхности элемен­та детали, о помощью линейного графа состояний заготовки.

Каждая вершина графа отображает межоперационную заготовку Zi, а дуга Oi - технологическую операцию, позволяющую преобразовать заготовку Z(i-1) в заготовку Zi. Заготовка Zо является исходной заготовкой, а последняя заготовка Zn представляет собой готовую деталь Д.

Техническими ограничениями, определяющими возможные варианты проектируемой операции, служит технологическое оснащение, имеюще­еся на предприятии. Поэтому при решении данной задачи применяют базы данных: "Оборудование", "Приспособление", "Инструмент". Кроме того необходимо использовать технологические стандарты на припу­ски, напуски, режимы резания и др. Для них создается база данных "Нормативы".

Задача проектирования технологической операций заключается в:

- выборе технологического оснащения;

- определении структуры ТО;

- вычислении себестоимости операции;

- составлении описания заготовки Z(i-1) , поступающей на i-ю операцию.

Проектирование технологической операции является одной из на­иболее сложных и слабоформализованных задач, поэтому оптимизация ТО также является сложным процессом.

В качестве критерия оптимизации целесообразно взять приведен­ную себестоимость операции Со :

Со=С_пер+С_пр+С_н

где

С_пер- суммарная стоимость обработки по переходам;

С_пр - приведенная стоимость приспособления;

С_н - приведенная стоимость наладки станка.

С_пер=С_j

где C_j - стоимость j -го перехода;

C_пр=С_п/N

где C_пр - стоимость приспособления, отнесенная к году;

N - годовой объем выпуска;

Сн=C_пн/Р

где С_пн- полная стоимость наладки;

Р - размер партии.

Структурная оптимизация ТО заключается в выборе такого обору­дования, приспособления и порядка выполнения переходов при кото­рых достигается наименьшая приведенная стоимость.

Параметрическая оптимизация обычно выполняется на уровне пе­рехода, т.е. на 3-м уровне проектирования. Оптимизация на уровне операции выступает как глобальная по отношению к оптимизации на уровне перехода, причем возможна ситуация, когда сумма стоимо­стей оптимальных переходов больше С_пер для оптимальных переходов, т.е. когда глобальный оптимум не совпадает о локальным.

Это имеет место при совмещении переходов, т.е. при манипули­ровании структурой операции. Например, выполняемые последователь­но оптимизированные переходы Р_н и Р_m , могут быть совмещены и выполняться параллельно.

При этом должны изменяться режимы резания для выравнивания вре­мени обработки по переходам. И хотя каждый переход в отдельности становится весьма далек от оптимального, однако t_n+t_mt_n,m и соответственно стоимость двух совмещенных неоптимальных переходов будет ниже стоимости двух оптимальных переходов, но выполняемых последовательно.

Результатом проектирования операционной технологии являются: описание ТО; описание заготовки, поступающей на операцию; управ­ляющая программа; задания на проектирование специальных приспособ­лений и инструмента.

Проектирование операций методом адресации.

Проектирование операции методом адресации выполняется в соот­ветствии с общим алгоритмом приведенным на рис. 12. При этом для каждой проектируемой операции выбирается унифицированная операция (УНО), необходимая для получения рабочей операции (РО).

В описании унифицированной операции уже указаны модель обо­рудования и обозначение применяемого приспособления, а также ука­зана последовательность выполнения переходов и виды инструмента, используемые для выполнения переходов.

Наличие такой информации облегчает проектирование РО, напри­мер, не нужен этап определения модели оборудования и выбора при­способления.

Важная задача проектирования РО - это определение структуры oпeрации применительно к конкретной заготовке. На предшествующих этапах проектирования для каждой поверхности были определены их промежуточные состояния» а также номера операций и переходов, не­обходимые для получения этих состояний.

На первом этапе определения структуры операции необходимо из унифицированной операции убрать те переходы, которые отсутствуют у конкретной детали.

Далее возможны два варианта продолжения решения задачи.

Первый вариант основан на том, что в УО ее структура задана жестко и структура РО получается автоматически после удаления лиш­них переходов.

Второй вариант предполагает, что последовательность выполне­ния переходов задана не жестко и поэтому необходимо структуру опе­рации откорректировать.

Сложность корректировки структуры У0 заключается в том, что в УО могут быть несколько одинаковых переходов, а у заготовки мо­гут быть одинаковые поверхности, которые можно обработать с помо­щью этих переходов,

В этом случае возможна оптимизация структуры путем нахожде­ния рациональной последовательности выполнения переходов, дающей например, наименьшую себестоимость перехода. Такую структуру бу­дем называть структурой о оптимизацией, в отличие от прежней, на­зываемой простой структурой.

Р ассмотрим следующий пример. На рис. 13.а. показан операционный эскиз заготовки, получаемой на револьверной операции.

Соответствующая для данной заготовки откорректированная стру­ктура УО приведена на рис. 14.а. Здесь оптимизируемыми переходами явл яются переходы на черновой обработке Р3…Р8. Отметим, что оптимизируемые перехода могут выполняться в любой последовательнос­ти, но обозначаются, как и выполняемые параллельно, добавляется лишь дополнительная дуга, соединяющая ребра для вершин обозначающих оптимизируемые переходы.

В УО указано максимально возможное количество переходов по че­рновой обработке цилиндрических поверхностей ( Р3…Р8).

Для этих переходов допустим любой порядок их выполнения.

После оптимизации, результата которой зависят от соотношения диаметров цилиндрических поверхностей и максимально допустимой глу­бины резания, количество переходов уменьшится и определится порядок их выполнения. На рис. 13.б. показан эскиз заготовки о указанием опти­мизированных переходов.

Соответствующая структура операции после оптимизации приведена на рис.14.б.

Алгоритм корректировки состоит из нескольких последовательно выполняемых модулей:

- корректировка состава У0 по переходам;

- уточнение структуры операции;

- оптимизация однородных переходов;

- упорядочение номеров переходов (присваивание новых номеров перехо­дам в порядке их выполнения).

Разработка структуры операции является сложной многовариантной задачей, тесно связанной с проектированием переходов. Полученные ва­рианты уточняются на более низких уровнях проектирования, в данном случае на уровне перехода. Если на этом уровне определено, что пе­реход по каким-либо причинам спроектирован неудачно, то осуществля­ется возврат на уровень проектирования операции и проводится соот­ветствующая корректировка структуры операции.

При формировании структуры операции необходимо использовать комплекс общетехнологических правил. Выделим наиболее общие правила:

- обработка поверхностей в порядке возрастания рангов поверхностей;

- предварительное выполнение черновых переходов, а затем чистовых (окончательных);

- ведение обработки таким образом, чтобы жесткость заготовки пони­жалась в наименьшей степени;

- поверхности, которые являются базовыми, должны быть обработаны в предшествующих операциях или должны создаваться в первую очередь;

- использование в качестве базы поверхностей, от которых задано на­ибольшее количество размеров.

Применительно к каждому классу деталей и виду оборудования эти общие правила дополняются и уточняются. Для токарной обработки можно привести следующие правила:

- обработка детали начинается с подрезки торца и создания центрово­го отверстия;

- сначала выполняется обработка наружных поверхностей, а затем вну­тренних;

- обработка ведется таким образом, что канавки и фаски выполняются в конце операции; переход по нарезанию резьбы производится обычно в самом конце операции (если операция является окончательной для данной стороны детали).

Необходимо отметить, что в условиях конкретного предприятия эти правила также могут быть изменены или им могут быть даны другие приоритеты для учета специфики предприятия.

Поэтому алгоритм определения структуры носит субъективный хара­ктер и требует доработки при переходе на другое предприятие. Кроме того, при определении структуры операции применение всех технологи­ческих правил не приводит к полной однозначности. В этом случае на­правленный поиск варианта может осуществляться технологом в режиме диалога.