close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

4.Групповая и модульная технологии

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана
Б.М. Базров, Р.З. Диланян, Г.Н. Мельников
ГРУППОВАЯ И МОДУЛЬНАЯ
ТЕХНОЛОГИИ
Допущено Учебно-методическим объединением вузов
по университетскому политехническому образованию
в качестве учебного пособия для студентов высших
учебных заведений, обучающихся по направлению
подготовки 150400 «Технологические машины
и оборудование» специальности 150401 «Проектирование
технических и технологических комплексов», а также
других технологических специальностей
Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2010
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 658.52.011(075.8)
ББК 32.965
Б17
Рецензенты: В.Ф. Безъязычный, В.М. Утенков
Б17
Базров Б.М.
Групповая и модульная технологии : учеб. пособие /
Б.М. Базров, Р.З. Диланян, Г.Н. Мельников. – М. : Изд-во
МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. – 92, [4] с. : ил.
ISBN 978-5-7038-3329-2
Изложены основы группового метода изготовления изделий. Рассмотрены особенности и приведены примеры проектирования групповых операций для различных видов оборудования. Большое внимание уделено моделированию процессов наладки и переналадки
станков, а также автоматизации группирования операций. Изложены
основные положения нового направления в технологии – модульной
технологии, основанной на представлении детали как совокупности
поверхностей, выполняющих определенные функции в изделии, и
разработке соответствующих модулей технологического обеспечения
их формирования при изготовлении.
Для студентов старших курсов МГТУ им. Н.Э. Баумана.
УДК 658.52.011(075.8)
ББК 32.965
ISBN 978-5-7038-3329-2
c МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
При технологической подготовке производства (ТПП) используют три вида технологических процессов (ТП): единичный, типовой, групповой.
В ГОСТ 3.1109-82 «Термины и определения основных понятий» приведены определения этих видов ТП.
Единичный ТП – процесс изготовления или ремонта изделия
одного наименования, типоразмера и исполнения независимо от
типа производства.
Типовой ТП – процесс изготовления группы изделий с общими
конструктивными и технологическими признаками.
Групповой ТП – процесс изготовления группы изделий с разными конструктивными, но общими технологическими признаками.
Единичный ТП дает возможность учесть все особенности данной детали и эффективно осуществить ее изготовление в конкретных производственных условиях. Однако разработка единичного
ТП требует больших затрат времени и труда. В массовом производстве высокая трудоемкость тщательной разработки единичного
ТП оказывается оправданной так как она несопоставимо мала по
сравнению с трудоемкостью изготовления большего объема деталей данного наименования. Оправдывает себя в массовом производстве и применение специального оборудования, оснастки, отличающихся высокопроизводительными рабочими процессами.
Типизация ТП позволяет свести огромное количество процессов к минимуму и внести единообразие в обработку сходных деталей, использовать наиболее прогрессивные ТП и сократить сроки
ТПП, а также уменьшить количество типов средств технологического оснащения. Идею типизации ТП высказал впервые проф.
А.П. Соколовский [1], который предложил классификацию деталей, по конструктивным признакам предусматривающую 14 клас3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сов, характеризуемых общностью технологических задач, решаемых в условиях определенной конфигурации деталей. Она имеет
общемашиностроительный характер (валы, втулки, диски, рычаги
и т. д.) и может быть расширена в результате добавления новых
классов деталей, характерных для отдельных отраслей промышленности (например, турбинные лопатки, шариковые подшипники и т. д.). Деление классов на группы и подгруппы заканчивается типом — совокупностью деталей одного класса, имеющих в
определенных производственных условиях одинаковый маршрут
типовых операций, характеризуемых единством содержания и последовательности технологических переходов для группы деталей
с общими конструктивными и, соответственно, технологическими
признаками. В пределах типа допускаются некоторые отклонения
в порядке обработки, возможно исключение или добавление отдельных переходов и операций. Однако необходимо отметить, что
типовой ТП, приобретая универсальность, одновременно теряет
черты индивидуальности.
Использование типовых ТП для изготовления деталей наиболее
характерно для серийного и массового производства. В условиях
мелкосерийного производства при изготовлении деталей небольшими партиями возникают большие потери времени, связанные с
переналадкой станков при переходе от изготовления одной детали
к другой. В этом случае целесообразно использовать групповой метод обработки, предложенный проф. С.П. Митрофановым [2—5].
В основе группового метода обработки лежит технологическая
классификация деталей, позволяющая сформировать группы деталей с последующей разработкой технологии групповой обработки
их заготовок без переналадки или с минимальной переналадкой
оборудования. При групповой обработке под классом понимают
совокупность изделий, характеризуемых общностью типа оборудования, необходимого для их изготовления в целом или для обработки отдельных поверхностей заготовок, т. е. при групповой
обработке формируют классы деталей по видам обработки их заготовок (обработка на токарных станках, фрезерных, сверлильных
и других станках). Создание классов деталей является предварительным этапом подготовки групповой обработки. Конечный результат классификации деталей — формирование технологических
групп заготовок. Основным признаком для объединения заготовок
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
деталей в группы по отдельным технологическим операциям является общность обрабатываемых поверхностей или их сочетаний,
при этом в состав группы входят заготовки деталей различной конфигурации.
Групповая обработка может ограничиваться отдельными групповыми операциями или применяться для построения группового
ТП изготовление группы деталей в целом.
При проектировании отдельных групповых операций технологической группой называют совокупность заготовок деталей, характеризуемых общностью оборудования, технологической
оснастки, наладки и технологических переходов используемых
при выполнении операции обработки. Группу заготовок создают
для выполнения групповой операции на одном и том же станке
при его неизменной наладке. В отдельных случаях при переходе
к обработке другой заготовки данной технологической группы
допускается незначительная подналадка станка (замена режущего
инструмента, сменных установочных или зажимных элементов
группового приспособления, перестановка линейных и диаметральных упоров и т. п.), которая должна быть осуществлена с
минимальными затратами времени.
Совокупность групповых технологических операций, обеспечивающих обработку различных заготовок технологической группы (или нескольких групп) по общему маршруту, представляет собой групповой ТП. В этом случае некоторые заготовки или группы
заготовок могут пропускать отдельные операции.
В 70 — 80-е годы прошлого столетия проф. Б.М. Базровым [6, 7]
были сформулированы основные принципы построения нового вида технологии – модульный ТП. Было введено понятие модуля
поверхностей (МП), под которым понимается сочетание поверхностей (или отдельная поверхность), предназначенных выполнять
соответствующую функцию детали и придавать ей конструктивную форму, обусловленную требованиями эксплуатации и изготовления. Для каждого МП создается соответствующий модуль
процесса изготовления. Таким образом, появляется возможность
разработки модульных ТП.
Модульный ТП изготовления детали – это ТП, построенный
из модулей процессов изготовления МП. Небольшая номенклатура МП и ограниченное число их характеристик открывает путь к
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
типизации конструкций МП, унификации их характеристик и на
этой основе – к разработке унифицированных модулей технологического обеспечения МП.
Процесс проектирования модульного ТП содержит элементы,
используемые при разработке единичного, типового и группового
ТП. Как и единичный ТП, модульный ТП учитывает при разработке технологии изготовления детали все особенности изделия.
При этом трудоемкость его разработки невысока, так как он строится методом компоновки из имеющихся модулей технологического обеспечения. Идея типизации в модульном ТП реализуется на
уровне модулей технологического обеспечения. При этом типизация осуществляется проще, поскольку МП в отличие от изделий
описываются небольшим числом характеристик. Схожесть с групповой технологией проявляется в формировании групп из разных
деталей, имеющих при этом одинаковые МП.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 1. РАЗРАБОТКА ГРУППОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОПЕРАЦИЙ
В условиях единичного, мелкосерийного и серийного производства возникают значительные потери времени на переналадку
оборудования при переходе от одной технологической операции к
другой. Эти потери зависят от подготовительно-заключительного
времени Тп.−з и размера партии деталей Nп , поскольку штучнокалькуляционное время составляет:
tш.−кi = tш +
Тп.−з
,
Nпi
где tш – штучное время на операцию.
Графически это представлено на рис. 1.1. Потери времени
на наладку оборудования стремятся сократить, увеличивая размер
партии, но при этом повышаются потери Пнз , связанные с незавершенным производством, поскольку возрастают время нахождения
деталей и заготовок на складах в ожидании следующей операции
ТП, а, следовательно, и длительность производственного цикла
изготовления изделия. Указанное противоречие решает групповой
метод обработки, при котором наладка выполняется для изготовления не одной детали, а нескольких деталей, включенных в группу.
При этом для i-й деталеоперации
tш.−кi = tшi +
Тп.−з
,
nг Nпi
где nг — количество наименований деталей в составе группы.
Таким образом, появляется возможность эффективно работать
с малыми партиями заготовок, а подготовительно-заключительное
время Тп.−з для выполнения групповой операции распределяется на общее количество различных по конфигурации деталей nг
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.1. Зависимость штучно-калькуляционного времени tш.−к от размера партии Nп :
1 — при изготовлении по единичным ТП; 2 — при изготовлении групповым ТП;
Пнз — потери от связывания оборотных средств в незавершенном производстве
наименований. При этом сокращаются как потери времени на наладку оборудования, так и потери, связанные с незавершенным
производством.
Метод групповой обработки, созданный проф. С.П. Митрофановым [2—5] для изготовления изделий сериями, можно сравнить
по своему значению с введением в начале XX в. поточного метода
в массовом производстве.
По ГОСТ 14.004–83 под групповой организацией производства
понимается форма организации производства, характеризуемая совместным изготовлением или ремонтом групп изделий различной
конфигурации на специализированных рабочих местах. При этом
ТП (операции) разрабатывают для групп деталей, что резко уменьшает количество разрабатываемых ТП и изготовляемой технологической оснастки. Технологический процесс становится унифицированным для группы деталей различной конфигурации.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.1. Технологическая классификация и группирование
объектов производства.
В основу группового метода положена технологическая классификация изделий, заканчивающаяся формированием технологической группы. Если при типовой технологии в тип объединяются
детали по общности конфигурации, технологического маршрута и
содержания основных операций, то при групповой обработке группа представляет совокупность деталей (заготовок), характеризуемых общностью используемого при изготовлении оборудования,
оснастки, наладки всего ТП или операций.
Группу деталей (операций) создают для выполнения групповой
операции на одном и том же станке при неизменной наладке. Групповая операция включает соответствующее число деталеопераций.
В отдельных случаях при переходе от изготовления одной детали
группы к другой (от одной деталеоперации к другой) допускается незначительная подналадка станка (замена отдельных режущих
инструментов, сменных установочных или зажимных элементов
группового приспособления, регулировка упоров и т. п.).
Совокупность групповых технологических операций, обеспечивающих изготовление различных деталей группы (или нескольких групп) по общему технологическому маршруту, представляет
собой групповой ТП. При изготовлении некоторых деталей или
их групп отдельные технологические операции могут быть пропущены.
Принципиальными основами группового метода [2—5] являются:
1) классификация и группирование деталей;
2) группирование операций и ТП;
3) разработка конструкций групповых приспособлений и другой технологической оснастки;
4) целевая модернизация и специализация оборудования;
5) внедрение подетально-специализированных цехов и участков и в отдельных случаях многономенклатурных групповых поточных линий;
6) создание системы оперативно-календарного планирования
производства, обеспечивающей запуск в производство комплектного состава деталей изделий в составе групп.
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основным признаком для объединения изделий (деталей, сборочных единиц) в группы является общность обрабатываемых поверхностей или их сочетаний при обработке или общность выполняемых соединений или работ при сборке. Поскольку из одних и
тех же поверхностей могут быть образованы различные детали,
то в состав группы включают детали различной конфигурации. В
этом смысле понятие группы деталей значительно шире понятия
типа деталей для типового ТП.
В качестве дополнительных признаков при группировании деталей используют:
• габаритные размеры деталей из условий обеспечения возможности изготовления на одинаковом оборудовании с применением
одинакового инструмента;
• конфигурация изделия и характер базовых поверхностей для
возможности обработки или сборки в одинаковом приспособлении;
• точность и шероховатость обрабатываемых поверхностей деталей;
• одинаковость исходных заготовок и материала деталей;
• серийность, размеры партии, комплектность и некоторые другие организационно-плановые вопросы, определяющие одновременный запуск в производство.
Создание технологических групп деталей — это наиболее ответственный этап, требующий высокой квалификации, знания технологических возможностей оборудования, оснастки и определенных навыков.
Разработка групповых процессов изготовления деталей может
базироваться на трех методах группирования.
1. Группирование деталей по преобладающим видам обработки
(типам используемого оборудования) и общности наладки с разработкой комплексной детали.
2. Группирование деталей по комплексу признаков, в качестве
которых выступают общие элементарные поверхности и схемы
установки.
3. Группирование деталей по конструктивно-технологическому
сходству (группы валов, втулок, шестерен и т. д.), когда в основу
кладется типовой ТП с групповым содержанием операций.
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В условиях мелкосерийного и среднесерийного производства
для проектирования групповых операций и ТП наибольшее применение получил первый метод. При этом методе детали предварительно группируют по видам обработки (автоматная, револьверная,
токарная, фрезерная и т. д.), а затем формируют группы деталей,
при изготовлении которых требуются не только один вид станка,
но и единая оснастка и общая наладка. Особенно эффективен первый метод для деталей, изготовляемых за одну технологическую
операцию. Если при этом обеспечивается значительная загрузка
станка данной групповой операцией, то появляется возможность
для специализации и модернизации станка, оснащения его производительной оснасткой.
Используя первый метод при проектировании групповых операций часто прибегают к созданию комплексной детали. Под
комплексной деталью понимают реальную или условную (искусственно созданную) деталь, содержащую в своей конструкции
все основные обрабатываемые поверхности деталей данной группы. Комплексная деталь является конструктивно-технологическим
представителем группы (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Пример создания комплексной детали:
а − ж — детали группы; з – комплексная деталь 1–10 — элементарные обрабатываемые поверхности
Конструирование комплексной детали проводится методом наложения, когда технолог из ряда деталей группы выбирает одну наиболее характерную и затем дополняет ее недостающими
элементами, присущими остальным деталям группы. Точность и
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
шероховатость обработанных поверхностей комплексной детали
назначают по деталям группы, имеющим наиболее высокие показатели. Предполагается, что при изготовлении деталей, имеющих более грубые аналогичные поверхности, часть инструментов
групповой наладки использоваться не будет. Комплексная деталь
служит основой для разработки группового процесса и групповых
оснасток. Технологический процесс, разработанный для комплексной детали, может быть применен для изготовления любой детали,
входящей в группу.
Связь между элементарными поверхностями и деталями группы можно представить матрицей L = [li,j ], построенной по следующему правилу:
(
1, если i-я деталь содержит j-ю поверхность;
lij =
0, если i-я деталь не содержит j-ю поверхность.
В этой матрице каждая деталь описывается вектором-строкой.
Так, деталь г на рис. 1.2 можно описать строкой: l4 = 1001100001, а
комплексную — строкой lk = 11111111111. Данную матрицу можно рассматривать как математическую модель группы и, используя
логические функции, решать некоторые технологические задачи с
помощью вычислительной техники. Например, при включении в
состав группы новой детали lf можно проверить, все ли ее обрабатываемые поверхности есть в составе комплексной детали. Для
этого используют следующую логическую функцию:
r = (lf ⊕ lk ) ∧ lf ,
где ⊕ — операция дизъюнктивного сложения (или. . . или. . . ), определяющая несовпадающие поверхности рассматриваемой и комплексной детали; ∧ — конъюнкция (и. . . и. . . ), определяющая совпадающие элементы; если r = 0, то поверхностей, не включенных
в состав комплексной детали, у новой детали нет, и она может быть
включена в состав группы. В противном случае r 6= 0.
Группирование деталей на основе комплекса признаков применяют в тех случаях, когда не удается создать комплексную деталь для проектирования групповых операций. Так, при обработке сложных корпусных деталей совместно с плитами, рычагами и
другими деталями на станках с ЧПУ невозможно создать комплексную деталь. Следует отметить: чем большими технологическими
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
возможностями обладает станок, тем в большей степени ослабляется связь конструкции с технологией изготовления. Поэтому в
подобных случаях применяется методический прием, при котором
комплексная деталь не создается, а определяется комплекс основных признаков, позволяющих объединить различные детали в одну
классификационную группу.
Для деталей, изготовляемых на металлорежущих станках,
основными признаками являются:
• вид элементарных поверхностей;
• параметры обрабатываемых поверхностей (размеры, квалитеты, шероховатости и др.);
• расположение обрабатываемых поверхностей (с одной стороны, с нескольких сторон), угловое расположение, допускаемые
погрешности;
• схемы установки заготовок.
Для каждой элементарной поверхности детали создается свой
технологический маршрут. Операция изготовления любой детали
группы представляет собой комбинацию стандартных маршрутов
обработки элементарных или комплексов поверхностей. В этом
случае успешно может быть применен метод адресации к типовым решениям с оптимизацией последовательности выполнения
технологических переходов в каждой операции. Матричное представление комплекса признаков позволяет использовать вычислительную технику для формирования групп.
Группирование деталей по конструктивно-технологическому
сходству применяется для конструктивно подобных деталей, имеющих в определенном диапазоне размеров общий, как правило,
многооперационный технологический маршрут обработки и значительные объемы выпуска. Основой разбивки на группы служат
конструктивно-технологические признаки. В результате классификации определяются группы различных деталей (корпусные детали, типа валов, втулок, дисков, рычагов, плоских деталей), имеющие общий технологический маршрут. Создаваемая наладка для
каждой операции должна обеспечить возможность изготовления
без переналадки или с минимальной переналадкой всех деталей
группы в определенном диапазоне типоразмеров. При обеспечении достаточной загрузки оборудования на операциях группового
технологического маршрута возможно создание групповых поточных линий.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для классификации, кодирования и группирования деталей
целесообразно использовать классификатор ЕСКД [8] и технологический классификатор ЕСТПП деталей машино- и приборостроения [9]. Применение этих классификаторов для кодирования
деталей обеспечивает возможность автоматизации группирования
конструктивно подобных деталей и предварительного формирования групп деталей разного вида. Для этого широко используют
информационно-поисковые системы на базе ЭВМ.
1.2. Особенности проектирования групповых
операций и наладок
Особенности проектирования групповых операций и наладок
рассмотрим применительно к обработке на токарно-револьверных
станках, токарных автоматах и станках с ЧПУ.
1.2.1. Групповая обработка на токарно-револьверных станках
Групповая обработка на токарно-револьверных станках получила широкое применение в связи с их большими технологическими возможностями, обусловленными использованием разнообразного инструмента, устанавливаемого в многопозиционные револьверные головки, и позволяющими осуществлять быструю подналадку упоров для автоматического получения размеров [9].
При проектировании групповых операций в мелкосерийном
производсте целесообразно: обеспечивать обработку максимального количества поверхностей на одном станке; применять последовательную обработку нормализованным инструментом; предусматривать по возможности полный комплект инструментов
для всех деталей группы; использовать групповые, в основном
универсальные приспособления.
Подналадка при изготовлении деталей группы сводится к перестановке и регулировке упоров, определяющих линейные или
диаметральные размеры детали. Замена инструментов при подналадке допускается как исключение для мерного инструмента:
сверл, зенкеров разверток и т. д.
Применительно к условиям мелкосерийного производства на
рис. 1.3 даны эскизы выполнения двух деталеопераций на токарноревольверном станке модели 1А140 с использованием общей
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.3. Пример выполнения двух деталеопераций на токарноревольверном станке с горизонтальной осью револьверной головки:
1–3, 5, 6, 8–11,13,15 — позиции револьверной головки; 17, 18 — позиции резьбонарезного суппорта
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
групповой наладки. Обработка заготовок ведется из прутка диаметром 40 мм. В позиции 1 установлен упор для подачи прутка,
и с помощью регулировочного винта устанавливается заданный
вылет прутка. Из 16 позиций револьверной головки при выполнении данных деталеопераций задействованы одиннадцать позиций
и две позиции 17, 18 резьбового копировального суппорта, причем
часть инструментов (позиции 1—3, 8, 9, 15) применяется в обеих
деталеоперациях, остальные — только в одной.
В серийном производстве в структуре групповых операций
можно использовать не только последовательную обработку поверхностей, но и совмещенные переходы, а в обоснованных случаях — специальный инструмент. Для установки заготовок наряду с
универсальными приспособлениями применяют специализированные групповые более высокопроизводительные приспособления.
При переходе от одной деталеоперации к другой возможна не
только регулировка упоров и замена осевого инструмента, но и регулировка вылета резцов в державках, удаление или замена части
инструментов (сверл, патронов с метчиками, плашками), дополнительная установка инструментов, замена вкладышей, цанг или
кулачков приспособлений.
В условиях крупносерийного производства при проектировании групповых операций на токарно-револьверных станках предусматривают: одновременную обработку нескольких поверхностей заготовки детали разными инструментами в одной позиции;
применение фасонного режущего инструмента; использование высокопроизводительных приспособлений для закрепления деталей;
применение постоянного комплекта инструментов, установленного в державках для отдельных деталеопераций с настройкой вне
станка.
Переход на другую деталеоперацию группы осуществляется с
использованием других позиций револьверной головки, а также
сменой державок и блоков с настроенными инструментами, сменой съемных револьверных головок.
1.2.2. Групповая обработка на токарных автоматах
Проектирование групповой обработки на токарных автоматах
с кулачковыми валами имеет определенную специфику, связанную
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
с необходимостью применения одного комплекта кулачков для изготовления всех деталей группы. Для этого в одну группу объединяют детали (операции), при изготовлении которых можно использовать равноценные или условно равноценные переходы. К равноценным переходам относят переходы, характеризуемые единством
рабочего инструмента и режима резания. Условно равноценными
переходами являются переходы, выполняемые при однаковом перемещении рабочих органов станков-автоматов от одного участка
кривой кулачка, но с использованием различных инструментов, заменяемых при переналадке. Для автоматов с постоянными кулачками (многошпиндельных) это — переходы, выполняемые в одной
позиции разными инструментами, заменяемыми при изготовлении
различных деталей групп.
Например, для обработки на токарно-револьверном автомате
с учетом принципа условной равноценности переходов при изготовлении двух разных деталей, приведенных на рис. 1.4, можно
использовать один и тот же комплект кулачков.
Рис. 1.4. Детали, при изготовлении которых на токарных автоматах
используется принцип условной равноценности переходов
Переходы сверления отверстий сначала под резьбу М10, а затем диаметром 6 мм для детали 1 условно равноценны переходам
обтачивания уступов под резьбу М6 и диаметром 7 мм детали 2.
Кулачок поперечного суппорта для обтачивания уступа детали 1
диаметром 10 мм можно использовать для накатывания рифлений
детали 2.
При проектировании групповой операции и комплекта кулачков автомата создают комплексную деталь. Конфигурация комплексной детали с целью упрощения часто определяется только
поверхностями, обработка которых выполняется несовмещенными
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
переходами в каждой позиции револьверной головки или суппорта. Это возможно потому, что наличие совмещенных переходов,
выполняемых с помощью одного исполнительного органа станка,
не влияет на профиль кулачка, осуществляющего его движение.
Размеры каждой из обрабатываемых поверхностей комплексной детали устанавливают по наибольшему размеру соответствующих поверхностей деталей группы. Например, длину сверления
в комплексной детали задают по детали группы с наибольшей
длиной сверления. Поэтому при обработке других деталей будут
возникать естественные потери машинного времени. С целью сокращения потерь машинного времени целесообразно стремиться
к созданию групп, различающихся по размерам обрабатываемых
поверхностей не более чем на 20. . . 40 %.
Указанные ограничения не относятся к групповым операциям, выполняемым на автоматах продольного точения и автоматах,
оснащенных механизмами быстрого вращения распределительного вала, где предусмотрена возможность изменения длины рабочего хода исполнительных органов без смены кулачков.
При обработке на многошпиндельных автоматах, имеющих постоянные кулачки, операции изготовления деталей группы должны
иметь одинаковое количество и примерно одинаковую продолжительность несовмещенных переходов. Основными затратами времени при переналадке этих автоматов являются затраты времени на
смену цанг (от 40 до 90 мин). Поэтому в ряде случаев целесообразно комплектование группы деталей, обрабатываемых из заготовок
одного диаметра, но не имеющих единого плана обработки.
Рассмотрим пример групповой операции, выполняемой на
токарно-револьверном автомате 1118 (рис. 1.5). В группу включены детали разного вида диаметром до 18 мм. В конструкцию
комплексной детали включены только те поверхности, обработка которых осуществляется в неперекрываемое машинное время,
а их размеры обеспечивают наибольшие длины рабочих ходов,
необходимые для обработки всех поверхностей деталей группы.
При изготовлении деталей группы используются 6 позиций револьверной головки и три поперечных суппорта — передний (ПС),
задний (ЗС) и верхний (ВС). При изготовлении деталей 2 и 4 позиция VI револьверной головки не используется, а при изготовлении
деталей 2 и 3 в позиции V револьверной головки участок кулачка,
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.5. (Начало) Групповая наладка токарно-револьверного автомата по
комплексной детали и последовательность изготовления четырех деталей
группы:
I — VII — позиции револьверной головки; 1–4 – детали; – позиция при
изготовлении данной детали не используется
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.5. (Окончание)
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
предназначенный для нарезания резьбы, используется для снятия
фаски и накатывания рифлений. Аналогично принцип условной
равноценности переходов применяется в позициях II, III, IV при
изготовлении детали 4.
Расчетная карта разрабатывается для комплексной детали по
общепринятой методике, и рассчитанное число оборотов шпинделя для выполнения цикла nцk заносится в операционную карту
комплексной детали. Если возникает необходимость корректировки подачи для изготовления отдельных деталей группы из других
материалов, то число оборотов шпинделя для изготовления i-й детали группы определяют по формуле
nцi = nцk ki ,
где ki — поправочный коэффициент на значение величины подачи.
Необходимая скорость резания в соответствии с обрабатываемыми
материалами обеспечивается соответствующим набором сменных
шестерен.
1.2.3. Групповая обработка на станках с ЧПУ
При проектировании групповых операций на станках с ЧПУ
необходимо иметь в виду, что это оборудование имеет самую высокую гибкость при смене объекта. Осуществление любых перемещений каждого инструмента в рабочей зоне по программе позволяет обрабатывать разные поверхности как одной, так и различных
заготовок одним инструментом, а автоматическая смена предварительно настроенного инструмента с помощью револьверных головок или инструментальных магазинов обеспечивает возможность
выполнения группы технологических операций практически без
переналадки. При этом отпадает небходимость размерной привязки инструментов для каждой деталеоперации. Переход от одной
деталеоперации к другой осуществляется путем смены управляющей программы и, если необходимо, замены отдельных инструментов.
Определяющими факторами для группирования деталей являются типаж и количество используемых при обработке инструментов, а также схема установки и вид применяемого приспособления.
При одновременном или последовательном изготовлении разных деталей определяющим фактором становится марка матери21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ала с учетом возможности смешивания стружки различных материалов.
При разработке групповых операций на многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станках возможны два варианта:
1) одновременное выполнение нескольких деталеопераций с
применением многоместного приспособления. Это часто делают с
использованием куба, с разных сторон которого располагают обрабатываемые заготовки группы;
2) последовательное изготовление разных деталей или партий
деталей группы либо с применением группового приспособления
(на станках без магазина палет), либо с помощью разных приспособлений, устанавливаемых на разных палетах (для станков с
магазином палет и в гибких производственных системах).
Высшей формой реализации группового метода являются гибкие производственные системы обладающие свойством автоматической переналадки в определенном диапазоне типоразмеров. В
этом случае состав группы деталей ограничивается только технологическими возможностями и характеристиками оборудования.
Например, в гибкой производственной системе АЛП-3-2, предназначенной для изготовления сложных корпусных деталей гидроавтоматики, время перехода от одной деталеоперации к другой
составляет 25 с — это время смены палеты.
1.3. Проектирование групповых технологических операций
на основе модели производственной среды
В основе рассматриваемой методики проектирования групповых операций лежит метод синтеза, при котором отсутствуют ограничения, накладываемые процессом — адресатом, и, следовательно, обеспечивается более полное использование технологических
возможностей оборудования. Применение метода [10, 11] обеспечивает разработку «гибких» ТП, учитывающих динамику изменения поизводственной ситуации (наличие работоспособного оборудования и технологической оснастки, размеры партии обрабатываемых заготовок, производственное задание и т. п.).
Для оценки спроектированных групповых операций вместо
критерия совпадения конструкторско-технологических признаков
(что имеет место при адресации к комплексой детали, группо22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
вому ТП, группе деталей), не гарантирующего реальное сокращение подготовительно-заключительного времени, используется критерий минимальности последнего при наличии процессов переналадки оборудования.
Для решения задач автоматизации проектирования групповых
ТП используем математическую модель производственной среды.
1.3.1. Производственная среда и ее элементы
Под производственной средой Р понимают множество технологических составляющих производственной системы, требующих
проведения наладочных работ при переходе к выполнению очередной операции. Такими составляющими элементами производственной среды (ЭПС) являются: рабочие места, станки, приспособления, режущие и вспомогательные инструменты, кассеты и
схваты роботов гибких производственных систем, т. е. Р:{Э}.
Каждый ЭПС описывается некоторым набором технологических характеристик X, определяющих возможность совместного
использования с другим, т. е. Эu :{X}u . Технологическая операция
Oi выделяет в производственной среде множество ЭПС, необходимых для ее выполнения: Oi :{Э}i ; {Э}i ⊂ {Э}, следовательно, объектами моделирования являются производственная среда и множество технологических операций.
С целью оценки возможности совместного использования ЭПС
в той или иной операции в рассматриваемый момент времени Т необходимо учесть производственную ситуацию ψT . При этом можно выделить два вида состояния ЭПС. Первый вид состояния ψTр
характеризует наличие и работоспособной ЭПС в производственной среде в рассматриваемый момент времени. Например, ЭПС
может находиться в ремонте, отсутствовать в производственной
системе и т. д. Второй вид состояния ψTо отражает использование
ЭПС при выполнении той или иной операции (например, станок
может находиться в процессе обработки других заготовок или быть
свободным).
Таким образом, состояние производственной среды ϕT в интервале времени Т описывается четырьмя составляющими:
ϕT = hР , {О}T , ψTр , ψTо i.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При моделировании производственной среды в разные моменты времени меняется множество операций и производственнная
ситуация.
Математически производственную среду представляют в виде
взвешенного ориентированного графа Р (Э, R), вершинами которого является множество ЭПС {Э}, а дугами (ветвями) — множество
технологических взаимоотношений {R}, отражающих отношения
между ЭПС, устанавливаемые в процессе выполнения наладки и
переналадки (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Фрагмент графа производственной среды Р (Э,R). Цифры 1–9 в
индексах ЭПС — уровни графа, обозначающие соответственно:
участки (1), рабочие места (2), станки (3), приспособления (4), зажимные элементы (5), режущие инструменты (6), вспомогательные инструменты (7), схваты
(8) и кассеты (9)
Первый вид отношений Rp характеризует возможность совместной наладки ЭПС и ее трудоемкость:

∞, если Эv не применяется вместе с Эu ;







 Тuv , если трудоемкость наладочных работ
Rp (Эu , Эv ) =
равна Tuv ;





0, если затрат времени на наладочные работы



не требуется.
Второй вид отношений Ro устанавливает принадлежность каждого ЭПС к той или иной операции, так, для i-й технологической
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
операции
Rоi ( Эu Эv ) =
(
/ {Э}i ;
∞, если Эv ∈
0, если Эv ∈ {Э}i .
Таким образом, на графе Р (Э, R) выделяется подграф каждой
технологической операции Gi (Э, R), причем Gi (Э, R) ∈ Р (Э, R).
Третий и четвертый вид отношений отражает производственную ситуацию Ψ:

∞, если Эv отсутствует или находится



в неработоспособном состоянии;
R ψР (Эu , Эv ) =



0 − в противном случае.
∞, если Эv уже используется в другой операции;
R ψo (Эu , Эv ) =
0 − в противном случае.
Таким образом, модель производственной среды представляет
собой систему из ЭПС, взаимосвязи между которыми определяются процессами наладки оборудования.
При использовании группового метода выполнение группы
технологических операций Ωk : O1 , O2 , Oi . . . Om , осуществляется
с использованием множества ЭПС групповой операции Qk : {Э}k
при условии, что {Э}i ⊆ {Э}k . Если данное условие не обеспечивается, то при выполнении отдельных операций потребуется
соответствующая переналадка.
1.3.2. Моделирование процессов наладки и переналадки
станков
При математическом моделировании используются основные
положения теории графов и математический аппарат нечетких множеств [12]. С помощью математических операций над отношениями между ЭПС (отрицание, инверсия, объединение, пересечение, дизъюнктивная и алгебраическая суммы, разность и др.
(табл. 1.1) возможны моделирование процессов наладки и переналадки, оценка экономии затрат подготовительно-заключительного
времени при различных вариантах группирования операций и последовательности их выполнения.
25
26
1/T1
1/T1
∞
∞
0
∞
T2
0
T1
0
0
0
∞
∞
∞
∞
T2
T1
T1
∞
∞
∞
1/T1
0
∞
0
0
0
T2
0
∞
∞
0
0
∞
∞
R1−1
ˉ1
R
R2
R1
0
0
0
0
(T1 ; T2 )
max
T1
0
T2
∞
R1 ∪ R 2
∞
∞
0
∞
∞
T1
0
T2
∞
∞
∞
0
∞
∞
T1
∞
∞
∞
R1 ⊕ R2 R1 − R2
0
T2
0
T1
T 1 + T2
T1
0
T2
∞
R1 +̂R2
∞
∞
0
0
0
0
T2
∞
T1
(T1 ; T2 )
(0; T1 − T2 )
T1
min
∞
∞
∞
R 1 ∩ R2
0
0
0
T1η
T1η
T1η
∞
∞
∞
R1η
Таблица 1.1
max
T1
∞
∞
R1 −̂R2
Операции над отношениями между ЭПС
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Так, с помощью операции объединения можно выявить все
этапы и трудоемкость наладочных работ групповой операции:
Ri (Эu , Эv ) ∪ Rj (Эu , Эv ) = max(Tuvi ; Tuvj ),
а с помощью операции пересечения — только общие этапы и трудоемкость наладочных работ для рассматриваемой группы технологических операций:
Ri (Эu , Эv ) ∩ Rj (Эu , Эv ) = min(Tuvi ; Tuvj ).
На основе операции алгебраической суммы можно определить
состав и трудоемкость наладочных работ при выполнении операций с полной переналадкой (при работе по единичным ТП):

T , если Tuvj = ∞;


 uvi
Tuvj , если Tuvi = ∞;
Ri (Эu , Эv )+̂Rj (Эu , Эv ) =



Tuvi + Tuvj − в других случаях.
С помощью операции алгебраической разности можно определить состав и трудоемкость работ по переналадке с одной (j-й)
операции на другую (i-ю) или оценить состав и объем работ, незавершенных в рассматриваемый момент:


∞, если Tuvi = ∞;




 Tuv , если Tuv = ∞;
i
j
Ri (Эu , Эv )−̂Rj (Эu , Эv ) =


 max(0; Tuvi − Tuvj ) − в других


 случаях.
Дизъюнктивная сумма определяет несовпадающие этапы наладочных работ и их трудоемкость в рассматриваемых операциях:
ˉj ∪ R
ˉ i ∩ Rj ,
Ri (Эu , Эv ) ⊕ Rj (Эu , Эv ) = Ri ∩ R
а разность — несовпадающие этапы наладочных работ и их трудоемкость при переходе от одной (j-й) операции к другой (i-й):
ˉj .
Ri (Эu , Эv ) − Rj (Эu, Эv) = Ri ∩ R
ˉ j — соответственно отрицание Ri и Rj , причем
ˉi и R
Здесь R
(
0, если Tuv = ∞;
R(Эu , Эv ) =
∞, если Tuv 6= ∞.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.7. Пример моделирования процесса наладки:
а — граф Р ; б — граф Gi ; в — граф Θнi
Подграф технологической операции Gi (Э, R) выделяет подмножество ЭПС на графе P (Э, R), необходимое для ее выполнения, и граф наладки на данную операцию можно представить в
виде их пересечения (рис. 1.7):
Θнi = P ∩ Gi .
Цифрами на дугах этих графов указаны затраты времени на выполнение наладочных работ, связанных с применением соответствующих ЭПС.
Обозначим С сумму весов дуг, cвязывающих попарно вершины
графа Θ, т. е.:
С(Θ) =
n
X
uv=1
Tuv ; Эu , Эv ∈ Θ(Э, R),
где n — число вершин графа Θ(Э, R). Очевидно, что сумма весов
дуг результирующего графа Θн равна времени наладки (Тн ) на
данную технологическую операцию:
Тнi = C(Θнi ).
В примере, приведенном на рис. 1.7, в Тнi = 2,93 ч.
Процесс переналадки с i-й технологической операции на j-ю
моделируется с помощью графа Θпнij , устанавливающего недостающие этапы наладочных работ (рис. 1.8):
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.8. Пример моделирования процесса переналадки:
а — граф Θнj ; б — граф Θпнij . Граф Θнi дан на рис 1.7, в
Θпнij = (P ∩ Gj ) − (P ∩ Gi ) = P ∩ (Gj − Gi ) = Θнj − Θнi . (1..1)
Трудоемкость этих этапов наладочных работ
Тпнij = C(Θпнij ).
(1..2)
При неизвестном порядке следования технологических операций, выполняемых с частичной переналадкой, более удобно применять математическую модель наладочных работ с переналадкой,
которая представляется графом Θн.р.п
Θн.р.пij = (P ∩ Gi ) ∪ (P ∩ Gj ) = P ∩ (Gi ∪ Gj ) = (Θнi ∪ Θнj ),
а при выполнении операций с полной переналадкой — графом Θн.р :
Θн.рij = (P ∩ Gi )+̂(P ∩ Gj) = (Θнi +̂Θнj ),
и, соответственно,
Тн.р.пij = C(Θн.р.пij ), Тн.рij = C(Θн.рij ).
Эти графы для рассмотренных операций даны на рис. 1.9, а, б.
Множество ЭПС (вершин графа Θн.р.п ) распадается на два подмножества: общие ЭПС (граф Θ̃), наладку которых выполняют
один раз и применяют во всех операциях группы (см. рис. 1.9, в),
и индивидуальные ЭПС (граф S) (см. рис. 1.9, г), переналаживае29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.9. Пример моделирования комплекса наладочных работ на операциях 1 и 2:
а — граф Θп.р.п1 2 (значения времени, указаны без скобок); б — граф Θн.р 1 2
(значения времени, указаны в скобках); в — граф индивидуальных наладочных
работ S12 ; г — граф общих наладочных работ Θн.о12
мые при любой последовательности выполнения технологических
операций:
Θн.р.п12 = Θ̃ij ∪ Sij = Θнi ∪ Θнj ,
где Θ̃ij = P ∩(Gi ∩Gj ) = Θнi ∩ Θнj ; Sij = P ∩(Gi ⊕Gj ) = Θнi ⊕ Θнj .
Трудоемкость выполнения общих наладочных работ ЭПС
(Тн.о ) и индивидуальных (Тн.и ) составляет
Тн.оij = C( Θ̃ij ); Тн.иij = C(Sij ).
Приведенные зависимости можно распространить на множество технологических операций группы Ωk :
m
m
i=1
m
i=1
m
ˆ (P ∩ Gi );
Θн.р.пk = P ∩ ( ∪ Gi ); Θн.рk = ⊕
Θ̃k = P ∩ ( ∩ Gi ); Sk = P ∩ ( ⊕ Gi ),
i=1
где m – число операций в группе Ωk .
30
i=1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При групповом методе работы без переналадки групповая наладка включает все ЭПС, используемые при выполнении всех операций группы Ωk :
Ωk : ∪{Э}i , Оi ∈ Ωk .
В этом случае граф наладки групповой операции
m
Qk = P ∩ ( ∪ Gi)
i=1
при условии, что Gi ∈ Ωk . Следовательно, Θн.р.пk = Qk , а Sk = 0.
При работе по единичным ТП, т. е. с полной переналадкой, Θk = 0,
а Θн.р.пk = Sk .
Рассмотренная модель производственной системы дает возможность применить «гибкий» подход к групповому методу обработки заготовок, при котором допускается наличие переналадки
при переходе от одной технологической операции к другой в пределах некоторого множества технологических операций, а не только
наладки, как это имеет место в случае классического подхода к
групповому методу.
Для группирования операций и оценки спроектированных
групповых технологических операций используют коэффициент
принадлежности Kп , равный отношению возможной экономии
подготовительно-заготовительного времени Тп.−з при последовательном выполнении технологических операций в результате
переналадки ЭПС к общему времени наладки на данные технологические операции при работе с полной переналадкой:
Тнi + Тнj − Тп.нij − Тп.нji
,
Тнi + Тнj
Тн.рij − Тп.нij − Тп.нji
,
или Kпij =
Тн.рij
Kпij =
(1..3)
где Тнi и Тнj — трудоемкость наладки на i-ю и j-ю операции;
Тп.нij — трудоемкость переналадки с i-й операции на j-ю; Тп.нji —
трудоемкость переналадки с j-й операции на i-ю.
Очевидно, что чем больше будет у двух рассматриваемых операций общих ЭПС, тем значительнее экономия времени при объединении и последовательном выполнении этих операций и выше
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Kпij . Формулы (1.3) являются обобщенными т. е. отражают принадлежность двух технологических операций друг к другу при
любом порядке их следования. Если же последовательность операций известна, например Oj следует за Oi (Oi ⊃ Oj ) и Тп.нji = 0,
то формулы (1.3) упрощаются:
Kпj (Оi ) =
Тнj − Тп.нij
,
Тнj
и Kп отражает принадлежность j-й операции к i-й, и, следовательно, предполагается, что наладка на i-ю операцию уже выполнена
(Тнi = 0).
В ряде случаев удобнее пользоваться вместо коэффициента
принадлежности Kп двойственным ему коэффициентом различия
Kр = (1 − Кп ):
Kрij =
Тп.нij + Тп.нji
Тп.нij
, или Kрj (Oi ) =
.
Тнi + Тнj
Тнj
Распространив эти формулы на некоторое множество технологических операций Ωk , можно охарактеризовать их общность и различие, как
Kпk = (Тн.рk − Тн.р,пk )/Тн.рk ; Kрk = Тн.р,пk /Тн.рk .
Здесь трудоемкость наладочных работ в k-й группе Тн.рk =
m
X
Тнi ,
i=1
где m — число операций в группе Ωk а трудоемкость наладочных
работ, связанных с переналадкой,
Тн.р,пk =
Ωk
X
Тп.нij .
i,j=1
При этом Kп → [0, 1], Kр → [1, 0] и Kп + Kр = 1.
При классическом подходе групповая наладка на k-ю группу
технологических операций Qk включает все ЭПС, используемые
при их выполнении, т. е Qk = ∪ {Эi }; Оi ∈ Ωk ( рис. 1.10, а). Граф
наладки на групповую операцию в этом случае
Ωk
Θнk = P ∪ ∪ Gi .
i=1
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.10. Классическая (а) и «размытая» (б) группы технологических
операций
При классическом подходе к групповому методу обработки заготовок, т. е. когда переналадка в пределах группы отсутствует,
коэффициент принадлежности Kп принимает только два значения:
Kп =
(
1 при Оi , Оj ∈ Ωk ;
0 при Оi , Оj ∈
/ Ωk .
При «гибком» подходе к групповому методу предполагают, что
коэффициент принадлежности Kп и коэффициент различия Kр могут принимать любые значения в диапазоне 0. . . 1 в зависимости от
конкретных производственных условий. Таким образом «гибкий»
подход обеспечивает более полное использование потенциальных
возможностей группового метода по сокращению затрат на наладку и переналадку оборудования (в том числе при недостаточно
высоком уровне унификации изготовляемых деталей).
Такие понятия группового метода, как «группа» и «групповая
технологическая операция», в условиях «гибкого» подхода «размываются». «Размытой» группой Ω̃k называют совокупность технологических операций, при выполнении которой используют некоторые общие ЭПС, составляющие групповую структуру операционной наладки (ГСОН) Q̃k (рис. 1.10, б):
n
Q̃k = ∩ {Эi } ; Oi ∈ Ω̃k .
i=1
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1.3.3. Синтез групповых технологических операций на основе
модели производственной среды
Синтез технологических операций, их групп и последовательностей на основе модели производственной среды проводится путем выявления областей наиболее эффективных вариантов (множеств) ЭПС, в результате использования которых при групповом
методе выполнения некоторого множества технологических операций можно получить экономию подготовительно-заключительного
времени. Таким образом, в качестве критерия оптимальности можно использовать условие
n
X
i,j=1
Tп.−зij → min .
Производственная ситуация в интервале времени Т представляется пересечением двух подграфов:
Т
ψТ = ψТ
р ∩ ϕ0 .
Общность постановки задачи синтеза решений на всех этапах ТПП позволяет рассматривать модель производственной среды
(МПС) как среду принятия решений и, соответственно, как среду
проектирования ϕпр , среду группирования ϕгр и среду планирования ϕпл .
При проектировании технологических операций изготовления
детали в условиях гибкого группового метода (ГГМ) выбор ЭПС
должен осуществляться с учетом того, применяется ли он в производственной системе в групповой технологической операции,
групповой структуры операционной наладки (ГСОН) или единичной опрации, имеется ли он в наличии или отсутствует и т. д.
Таким образом, среда проектирования ϕпр представляет собой
многомерное пространство принятия решений, вследствие чего целесообразно провести нормирование МПС:
l
ϕпрн = ∪ (ϕпр α η α ),
α=1
где ϕпр α — МПС с α-м приоритетом предпочтения отношений
между ЭПС; η α — нормирующий множитель, причем η α η α+1 ,
α = 1 . . . l — числовые значения упорядоченных приоритетов предпочтения.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Например, если выделены три степени предпочтения ЭПС в
условиях ГГМ, принадлежащим соответственно групповым технологическим операциям, единичным технологическим операциям и множеству работоспособных и имеющихся в наличии ЭПС,
то модель проектирования для ГГМ примет вид
q
m
τ
τ
ϕпр
=
P
∩
η
∪
P
∩
∪
G
η
∪
P
η
Q̃
∪ k
i
1
2
3 ∩ψ .
н
i=1
k=1
τ
В результате моделирования каждой дуге графа ϕпр
задается
н
наименьший вес, соответствующий наивысшему приоритету предпочтения.
В условиях гибкого метода (ГМ) и единичного метода (ЕМ)
ϕпр преобразуется.
Для ГМ:
q
τ
ϕпр = P ∩ ∪ Qk ∩ ψ τ .
k=1
Для ЕМ:
τ
ϕпр
= P ∩ ψτ.
Нормировать последние выражения не имеет смысла, так как пространство принятия решений является одномерным.
Среда группирования технологических операций ϕгр отражает исключаемые в результате создания «размытых» групп этапы
наладки и переналадки:
m
m
−̂
P
∩
ϕТ
=
(P
∩
G
)
∪
G
∩ ϕТ ,
(1..4)
+̂
i
i
гр
i=1
i=1
и вес каждой ветви в данном случае равен суммарной экономии
времени наладки того или иного ЭПС при использовании групповой обработки по сравнению с вариантом полной переналадки при
переходе от одной операции к другой.
При планировании технологических операций необходимо выявить те ЭПС, общность которых позволяет сократить подготовительно-заключительное время подготовки рабочих мест вследствие
упорядочения пар операций. Среда планирования ϕпл моделируется так:
m
n
Т
ϕпл = P ∩
∪ Gi ∩ ∪ Gj
∩ ΨТ ,
i=1
j=1
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
где m и n — соответственно число выполненных и назначенных
технологических операций.
Вес графов ϕгр и ϕпл равен суммарной экономии времени наладки Tэ.н , ожидаемой в результате применения «гибкого» группового метода обработки заготовок:
Тэ.н = С(ϕгр , ϕпл ).
Объектом синтеза в модели производственной среды при проектировании технологической операции является подграф проектируемой операции Gпp или наладки Gm всех средств оснащения
(ЭПС), необходимых для изготовления детали, а при группировании и планировании технологических операций — подграф Q̃k ,
включающий общие этапы наладки для некоторого множества операций, т. е. ГСОН.
Синтез проводят в диалоговом режиме на основе технологических характеристик и количественных оценок затрат (или их экономии) на наладку и переналадку оборудования. При этом ЭПС,
совместное использование которых либо невозможно, либо не дает
эффекта, технологу для выбора не предлагаются.
Таким образом, пространство поиска при синтезе технологических решений на основе модели производственной среды ограничено областью множества ЭПС, этапы наладки или переналадки
которых могут быть исключены в результате применения «гибкого» группового метода, и полный перебор возможных вариантов
не требуется. Преимущества процедуры синтеза на основе модели производственной среды тем больше, чем выше размерность
задачи, так как выявленные в результате моделирования множества ЭПС, общность которых обусловливает сокращение затрат
подготовительно-заключительного времени, позволяют сразу попасть в область эффективных решений.
Анализ объектов синтеза (вариантов и групп технологических
операций, их последовательностей и комплектов средств оснащения, необходимых для изготовления деталей) проводят с целью окончательного уточнения их состава, моделирования процессов наладки и переналадки, а также расчета подготовительнозаключительного времени.
В качестве комплексного и частного критериев используют
трудоемкость изготовления партии деталей и продолжительность
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
подготовительно-заключительного времени, которые в соответствии с формулой (1.2) можно представить в виде
m X
i,j=1
tштi Nпi + C Θпнij
m
X
i,j=1
→ min;
C Θпнij → min,
где m — число выполняемых технологических операций, Nп —
число i-х деталей в партии.
Процессы переналадки моделируют следующим образом:
а) для вновь спроектированной операции Gпpi — по формуле
m
,
Θпнi = P ∩ Gпрi − ∪ Gj
j=1
где m — число операций Gj в группе;
б) для операции Gi во вновь созданной «размытой» группе Ω̃k
с помощью выражения
Θпнi = P ∩ [Gi − Q̃k ]; Gi ∈ Ω̃k ;
где Q̃k — групповая структура операционной наладки (ГСОН);
в) при переходе от одной технологической операции к другой —
в соответствии с соотношением (1.1).
Процесс выполнения наладочных работ во всей «размытой»
группе в целом с учетом и без учета переналадки моделируется
соответственно так:
Θн.р.пнij = (P ∩ Gi ) ∪ (P ∩ Gj ) = P ∩ (Gi ∪ Gj ) ;
Θн.рij = (P ∩ Gi ) +̂ (P ∩ Gj ) .
Здесь Θн.р.пнij — граф наладочных работ с переналадкой только
несовпадающих ЭПС; Θн.рij — граф наладочных работ на эти же
операции, но с полной переналадкой.
Результаты моделирования могут быть оформлены и выведены на экран дисплея или печатающее устройство в виде
технологическо-организационных документов, таких, как «карта
переналадки операции», «карта переналадки группы» и др.
Количественные оценки подготовительно-заключительного
времени равны весу соответствующих моделей (графов).
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для уточнения состава группы технологических операций или
распределения их на освободившиеся рабочие места используется
коэффициент принадлежности Kп , рассчитанный также на основе
модели производственной среды по следующим формулам:
m
Kп.пр Ω̃К = С P ∩ Gпр ∩ ∪ Gj
/С (P ∩ Gпр )
(1..5)
j=1
— для проектируемой операции Gпр ;
Kп Q̃прk = С P ∩ Gi ∩ Q̃прk /С (P ∩ Gi )
(1..6)
— для i-й операции сформированной k-й группы;
Kпj (Gi ) = С (P ∩ Gi ∩ Gj ) /С (P ∩ Gj )
— в случае принадлежности одной операции к другой;
m
m
C +̂ (P ∩ Gj ) − C P ∩ ∪ Gj
j=1
j=1
m
K пk =
C +̂ (P ∩ Gj )
(1..7)
(1..8)
j=1
— для группы операций в целом.
Коэффициент принадлежности Kп служит мерой нечеткой принадлежности проектируемой операции к групповой, одной операции к группе операций, одной операции к другой при отборе вариантов по условию Kп > [Kп ]доп . При задании [Kп ]доп = 1 остаются
только варианты технологических операций и их групп, соответствующие классическому групповому методу обработки заготовок,
а при [Kп ]доп = 0 все операции — допустимые. Необходимо отметить важное свойство коэффициента Kп — при недопустимом
сочетании технологических операций (например, объединении токарной и фрезерной операций в одну группу) значение Kп не существует, причем область несуществующих значений Kп определяется структурой производственной среды.
Наиболее эффективные варианты технологических операций,
их групп и упорядочения операций отбираются также по условиям
Тэ.н > [Тэ.н ]доп ; Kэ > [Kэ ]доп ,
где Тэ.н — экономия времени наладки, Kэ — коэффициент, отражающий процентное сокращение времени обработки партии (или
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
партий) заготовок. Значения Тэ.н и Kэ также вычисляются на основе модели производственной среды. Если отобранных по указанным выше условиям технологических операций, их групп и пар
слишком много, то можно увеличить допустимые значения оценок
и на экран будет выведено меньшее число наиболее эффективных
вариантов.
Проектирование групповой технологии на основе модели производственной среды (МПС) предусматривает выполнение нескольких типовых проектных процедур в определенной последовательности: моделирование производственной среды, синтез
вариантов решения проектной задачи, последующий их анализ и
выбор наилучшего (рационального) по принятым критериям. При
этом модель производственной среды используется для проектирования отдельных единичных технологических операций с возможностью определения их «нечеткой» принадлежности к групповым
и другим единичным операциям с целью последующего создания «размытых» групп, групповых технологических операций, а
также для их группирования и определения последовательности
выполнения на рабочем месте (планирования технологических
операций).
Для проектирования единичных технических операций используется модель нормированной производственной среды ϕпр.н
(рис. 1.11). Все ЭПС ранжируются по приоритетам предпочтения. Первый приоритет предпочтения соответствует множеству
взаимосвязей между ЭПС, принадлежащими групповым технологическим операциям или ГСОН; второй — отношениям между
ЭПС, устанавливаемым между единичными операциями, серийно выполняемыми в производственной системе, а третий — всем
возможным; последний приоритет имеют те ЭПС, которые отсутствуют в производственной среде (т. е. требуется их приобретение
или конструирование и изготовление). Отсутствующие ЭПС соответствуют «пустым» вершинам графа производственной среды Р ,
и взаимосвязи других ЭПС с ними моделируются с помощью графа производственной ситуации Ψ. «Пустые» вершины позволяют
технологу обращаться к ним в процессе диалогового проектирования при отсутствии необходимого ЭПС в производственной
среде и вводить всю необходимую информацию, в том числе время
наладки нового элемента.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.11. Пример нормированной среды проектирования ϕпр.н (Э, R).
Цифры 1 — 5 в индексах — уровни графа, обозначающие соответственно
станки, приспособления, режущий и вспомогательный инструмент и
схваты
В процессе диалогового проектирования осуществляется синтез подграфа проектируемой операции обработки Gпp на основе нормированной среды проектирования ϕпр.н в соответствии с
критерием С(Gпр.i ∩ ϕпр.н ) → min. Поочередно на каждом уровне модели производственной среды, расположенном в последовательности, определяемой методикой технологического проектирования, отбирается множество ЭПС, допустимых для совместного
использования с ЭПС, ранее выбранными на предыдущих итерациях (рис. 1.12) по условию С(Эv ) α < [С]доп. α , где С(Эv )а — количественная оценка v-гo ЭПС на уровне α нормированной среды
проектирования ϕпр.н ; [С]доп α — максимально допустимое значение оценки ЭПС на уровне α.
Элементы производственной среды, применяемые в проектируемой технологической операции, технолог выбирает на основе
выведенных на экран монитора (см. рис. 1.12) технологических
характеристик ЭПС и количественной оценки (вес ветви на графе ϕпр.н , см. рис. 1.11). Количество выбранных ЭПС на уровне α МПС (например, количество режущих инструментов, разме40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.12. Пример процесса проектирования:
а — выбор приспособлений (2-я итерация); б — выбор инструментов (3-я
итерация)
щаемых в револьверной головке) не должно превышать допустимое для применения в одной операции.
Если объем информации на экране слишком велик и неудобен для окончательного выбора ЭПС технологом, то вводят новое
(меньшее) значение оценки [С]доп и процедура отбора повторяется.
При необходимости процесс проектирования повторяется для
следующей по маршруту обработки данной заготовки технологической операции или для нового варианта той же операции, которому
в этом случае присваивается очередной приоритет по выполнению.
Наличие нескольких вариантов дает возможность при дальнейшем
анализе результатов проектирования проводить более всестороннюю оценку технологической операции и некоторые из вариантов
отбрасывать.
Проектирование операций переналадки ведут также с использованием моделирования производственной среды. Для i-й спроектированной операции наладка моделируется с помощью графа
Θн (рис. 1.13, а, б):
Θнi = P ∩ Gпрi ∩ ψТ .
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.13. Пример моделирования наладки Θн1 (Э, R) (а), Θн2 (Э, R) (б)
и переналадки Θпн1 (Э, R) (в), Θпн2 (Э, R) (г) для двух вариантов
единичных операций
Минимально необходимая переналадка ЭПС спроектированной операции при ее совместном выполнении со множеством технологических операций, запускаемых в производство в интервале
Т , представляется графом Qпн (рис. 1.13, в, г):
m
Θпнi = P ∩ Gпрi − ∪ Gj
∩ ΨT ,
j=1
и исключаемые в этом случае этапы наладочных работ могут быть
отражены графом Q̃ :
m
Q̃i = P ∩ Gпрi ∩ ∪ Gj ∩ ΨT .
j=1
Экономия времени наладки вычисляется по формуле
Tэ.нi = C(Q̃i ).
Относительной оценкой, характеризующей близость спроектированной технологической операции к множеству выполняемых
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.14. Пример среды группирования ϕгр (Э, R) для
G1 (Э, R), . . . G4 (Э, R)
в производственной системе операций Ώk , является коэффициент
принадлежности Kп , вычисляемый по формуле (1.5).
На основе рассчитанных показателей Тэ.н и Kп технолог выбирает наиболее эффективные варианты из числа спроектированных.
При проектировании групповых технологических операций и
их прообразов — ГСОН необходимо иметь в виду, что среда группирования ϕгр отражает не затраты времени на наладочные работы, а
их экономию; пространство поиска решений в этом случае является одномерным и процедуры нормирования не требуется. Так как
исключить можно только повторяющиеся этапы наладки, то среда
группирования ϕгр , определяемая по формуле (1.4), может быть
представлена как показано на рис. 1.14. Математическая операция
алгебраической разности устанавливает нулевые значения весов
повторяющихся ветвей (этапов наладки) графа ϕгр .
В процессе диалогового проектирования групповой операции
или ГСОН осуществляется синтез подграфа Qпр или подграфа Q̃пр
среды группирования ϕгр :
Qпрi ; Q̃прi ⊂ ϕгр
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
на основе критерия
С Q̃прi ∩ ϕгр → max .
Процесс проектирования групповой технологической операции
или ГСОН аналогичен проектированию единичной операции за некоторыми исключениями. Так, отбор допустимых ЭПС для включения в групповую операцию или ГСОН на каждом уровне модели
производственной среды проводится в соответствии с условием
∞ > C(Эv ) α > [C]доп α .
В случае проектирования ГСОН не используется условие, по
которому количество выбранных ЭПС на уровне α модели производственной среды не должно превышать допустимое для применения в одной операции, в то же время оно актуально при проектировании групповых технологических операций, точно так же, как
и при проектировании единичных операций. Для ограничения выведенной на экран дисплея информации с целью отбора меньшего
числа наиболее эффективных вариантов ЭПС на уровне α модели
производственной среды значения допустимой оценки [С]доп необходимо увеличивать, а не уменьшать, как при проектировании
единичных технологических операций.
«Гибкая» форма проведения рассматриваемого этапа проектирования отличается от классической тем, что вместо жесткого условия Kпj (Qпрi ) = 1; Gj ⊆ Qпрi применяется критерий
Kпj (Q̃прi ) → max. При этом возможно проектирование нескольких вариантов групповых операций или ГСОН, каждому из которых присваивается конкретное значение приоритета по выполнению.
Вес синтезируемого подграфа Qпp отражает максимально возможную экономию затрат на наладочные работы при создании
i-й группы операций на основе данной групповой операции или
ГСОН, т. е.
Tэ.нi = С Q̃прi ∩ ϕгр ,
и служит количественной оценкой ожидаемой эффективности
«гибкого» группового метода обработки заготовок.
Множество спроектированных ГСОН или групповых технологических операций затем анализируют для уточнения их состава
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 1.15. Пример моделирования наладки Θн1 (Э, R) (а) и Θн2 (Э, R)
(б) двух ГСОН
по результатам моделирования процессов наладки как для самой
ГСОН (групповой операции), так и для всей группы операций. Моделирование результатов проектирования осуществляют с целью
проектирования операций переналадки оборудования для каждой
спроектированной ГСОН и групповой технологической операции
и расчета подготовительно-заключительного времени (рис. 1.15):
Θпнi
Т
Θнi= P ∩ Q̃прi ∩ Ψ
; Tнi = C(Θнi );
m
= P ∩ Q̃прi − ∪ Gj
∩ ΨТ ; Tпнi = C(Θпнi ).
j=1
Кроме того, целесообразно оценить полученное множество
ГСОН {Q̃пр } или групповых технологических операций {Qпр } на
избыточность с помощью коэффициента различия K р
q
Kpi = C P ∩ Q̃прi − ∪ Q̃k
/C P ∩ Q̃прi ,
k=1
где q — число ГСОН.
Рациональные варианты ГСОН отбираются из условия
Kpi 6 [Kp ]доп ,
где [Kp ]доп — допустимое значение коэффициента различия.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Множество ГСОН, для которого это условие не выполняется,
разбивается по критерию минимальности коэффициента K р на пары из которых надлежит синтезировать всего один вариант:
h
i
h
i
Kpij = C P ∩ Q̃прi ⊕ Q̃прj /C P ∩ Q̃прi +̂ P ∩ Q̃прj .
Группирование технологических операций представляет собой
разбиение множества операций на подмножества (группы) по критерию минимальности суммарных затрат на наладочные работы:
q
Ω = ∪ Ωk ;
k=1
Ωk = {O}k .
Среда группирования ϕгр позволяет выявить области с наивысшей экономией затрат на наладочные работы, ожидаемой в результате групповой обработки заготовок, а синтезируемые ГСОН
представляют собой совокупность этапов наладки, на основе которых наиболее целесообразно создавать группы технологических
операций, т. е. центры группирования.
При «гибком» методе группирования в соответствии с критерием Kпj (Q̃k ) → max, Gj ; Q̃k ⊆ Ω̃k создаются «размытые» группы,
в общем случае включающие «классические» группы операций
при групповом методе обработки заготовок и множество единичных технологических операций.
Целесообразность разбиения операций на «размытые» группы
технолог оценивает по рассчитанной в результате моделирования
максимально возможной суммарной экономии подготовительнозаключительного времени вследствие применения «гибкого» группового метода для определенного множества операций:
q
Tэ.н = С ϕгрi ∩ ∪ Q̃k .
k=1
Принадлежность операции какой-либо группе определяется
по коэффициенту принадлежности к соответствующей ГСОН или
групповой технологической операции (центру группирования)
Kпk (Gj ) = С ϕгр ∩ Q̃k ∩ Gj /C ϕгр ∩ Q̃k
и условию
Kпk (Gj ) > [Kп ]доп .
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Число вхождений той или иной операции в различные группы
не ограничивается, и в группировании могут участвовать все варианты технологических операций обработки какой-либо заготовки,
различающиеся приоритетом по выполнению. В результате группирования синтезируется множество групп операций { Ω}, состав
которых подлежит уточнению после анализа результатов моделирования процессов наладки (переналадки) ЭПС в группах.
Вначале уточняется состав группы технологических операций
с помощью моделирования наладочных работ при выполнении k-й
группы, а также наладки общих ЭПС для всех операций группы
Q̃, выполняемой один раз, и индивидуальных ЭПС, подлежащих
переналадке (рис. 1.16). Группы операций, не удовлетворяющие
условиям
Tэ.нk > [T ]доп ;
Kпk > [Kп ]доп ;
Kэk > [Kэ ]доп ,
Рис. 1.16. Пример моделирования наладки Θн12 (Э, R) (а), ГСОН Θ12
(б) и переналадки S12 (Э, R) (в) для группы операций О1 и О2
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
подлежат расформированию. Технолог может регулировать численность и эффективность создаваемых групп, изменяя допустимые значения оценок [Т ]доп , [Kп ]доп , [Kpk ]доп .
Далее технолог уточняет в диалоговом режиме состав каждой
группы по результатам моделирования переналадки для отдельных
операций:
m
Θпнi = P ∩ Gi − ∪ Gj
∩ ΨТ ;
j=1
m
Q̃i = P ∩ Gi ∩ ∪ Gj
∩ ΨТ
j=1
при Gi , Gj , ∈ Ω̃k (см. рис. 1.13) на основе количественных оценок
Tнi = C(Θнi ),
Tпнij = C(Θпнij ), Tэ.нi = C(Q̃i );
Kпi Ω̃k = C(Q̃i )/C(Θнi ).
Технологические операции в каждую группу отбираются по
условиям
Tэ.нi > [T ]доп ,
Kп ( Ω̃k ) > [Kп ]доп ,
Kpi > [Kp ]доп .
Значения [T ]доп , [Kп ]доп , [Kэ ]доп при необходимости также
могут быть изменены.
Диалоговый способ формирования групп технологических операций представляется более целесообразным, чем пакетный, ввиду
наличия большого числа трудноформализуемых факторов объединения операций в группы, которые проще учесть технологу.
Рассмотренные этапы проектирования групповых технологических операций обеспечивают функционирование производственной системы на основе групповой технологии.
Применение модели производственной среды, построенной на
теории нечетких множеств, обеспечивает возможность варьирования «гибкого» группового метода обработки заготовок (численностью операций в «размытых» группах) и «гибкостью» групповой
формы проведения любого этапа ТПП (принадлежностью операции к групповой операции, единичной операции, группе операций)
в зависимости от динамики производственных условий.
Кроме решения задач ТПП новых изделий модель производственной среды служит инструментом унификации и рационализации самой производственной системы. Этапы проектирования
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
групповых технологических операций и их группирования могут
быть проведены с целью исследования применяемости средств
технологического оснащения в операции, исключения или замены редко использующихся и дублирующихся ЭПС, проектирования новых ЭПС, позволяющих объединить большее число технологических операций в группу, типизации структуры некоторых
операций по составу и последовательности переходов.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Глава 2. РАЗРАБОТКА МОДУЛЬНЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В основу модульной технологии [6, 7] положена классификация модулей поверхностей (МП) деталей по функциональному
назначению. Классификация функциональных МП приведена на
рис. 2.1. Согласно этой классификации все МП делятся на три
класса: базирующие (МПБ), рабочие (МПР) и связующие (МПС).
Примеры конструктивного оформления каждого МП показаны на
рис. 2.2.
В основу построения модульного ТП детали положены следующие основные принципы:
1) деталь должна быть представлена совокупностью МП;
2) все поверхности одного МП должны изготовляться на одной
операции, желательно с одного установа;
3) технологический процесс должен учитывать все особенности изготовляемой детали;
4) технологическая операция должна строиться методом компоновки из модулей ТП обработки МТО в соответствии с изготовляемыми на операции МП.
Разработка непосредственно модульного ТП, как и традиционного единичного ТП, после анализа исходных данных и технологичности конструкции детали, выбора организационной формы процесса и метода получения заготовки, включает построение
маршрутного ТП, его операций и оформление технологической
документации, однако, содержание перечисленных этапов имеет
существенные отличия.
2.1. Формирование исходных данных
Исходными данными разработки ТП изготовления детали традиционно является конструкторский чертеж с техническими требованиями, объем выпуска деталей в год и величина серии.
50
Рис. 2.1. Классификация функциональных МП
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.2. (Начало) Примеры конструктивного оформления МП
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.2. (Окончание)
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для разработки модульного ТП необходимо в качестве исходных данных иметь дополнительно чертеж детали как совокупности
функциональных МП, граф МП, а также элементную базу технологического обеспечения на модульном уровне.
В основе элементной базы технологического обеспечения лежат связи между МП детали и модулями средств их технологического обеспечения (рис. 2.3). На схеме видно, что МТИ — изготовления МП состоит из модуля установки заготовки МУ, модуля технологического процесса обработки МТО и модуля контроля МК, полученного МП. Модули ТП изготовления МП обеспечиваются соответствующими модулями средств технологического
оснащения: модулем приспособления МПр, модулем станка МCт,
Рис. 2.3. Схема связей между МП и модулями его технологического oбеспечения:
МП – модуль поверхностей; МТИ – модуль технологического процесса изготовления МП; МТО – модуль технологического процесса обработки МП; МК –
модуль контроля МП; МКИ – модуль контрольно-измерительного устройства;
МИ – модуль инструментальной наладки; МТс – модуль технологической обрабатывающей системы; МСт – модуль станка; МПр – модуль приспособления;
МУ – модуль установки
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
модулем инструментальной наладки МИ и модулем контрольноизмерительного устройства МКИ, образующими модуль обрабатывающей технологической системы МТс изготовления МП.
2.1.1. Модули средств технологического обеспечения
Модуль установки заготовки представляет собой перечень
вспомогательных переходов, связанных с базированием заготовки,
ее закреплением, раскреплением и снятием.
Модуль технологических баз (МТБ) — это комплект технологических баз, которым устанавливается заготовка. Заготовка, как и
деталь, может базироваться в приспособлении с помощью одного
из 14 вариантов МПБ. Однако в отличие от детали базирование
заготовки имеет определенную специфику, связанную с тем, что в
качестве МТБ, как правило, выступают поверхности, не являющиеся поверхностями детали. Исключение составляют поверхности
детали, которые до полного изготовления детали сформировались
окончательно в процессе получения заготовки и дальнейшей обработке не подлежат. К ним относятся в первую очередь связующие и
рабочие поверхности и очень редко базирующие. Таким образом, в
общем случае заготовка представляет собой совокупность поверхностей, одни из которых уже являются поверхностями будущей
детали, а другие существуют временно, пока их не обработают.
Принимая во внимание, что МТБ определяются при разработке
ТП, определить их у заготовок, как это делается для деталей, т. е.
на основе анализа сборочного чертежа изделия, в которое входит
деталь, не представляется возможным.
Следует отметить, что совокупность поверхностей заготовки,
принимаемая за МТБ, зависит от того, какие поверхности и на
каком этапе ТП изготовления детали должны быть получены.
Итак, при базировании заготовок технологическими базами могут служить следующие поверхности: необработанные («черные»),
предварительно обработанные и поверхности, принадлежащие детали, причем не только входящие в комплект МПБ, но и рабочие и
связующие поверхности; кроме того, в роли технологических баз
могут выступать элементы симметрии поверхностей заготовки.
В общем случае в качестве МТБ можно использовать сочетание
реальных баз с элементами симметрии.
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Модуль ТП обработки, в отличие от традиционно используемых в технологии машиностроения технологических переходов,
представляет собой перечень определенной последовательности
технологических и вспомогательных переходов по изготовлению
всех поверхностей МП, осуществляемых на одном рабочем месте с указанием элементов режима обработки и обрабатывающего
инструмента.
Этот набор переходов можно назвать операцией только в том
случае, если будет изготовляться на станке только один МП.
Исходными данными для разработки являются чертеж МП, его
размерные и качественные характеристики, материал заготовки,
чертежи заготовительных МП (МПз — заготовок МП), количество
изготовляемых МП в единицу времени.
В задачу разработки МТО входит выбор метода обработки каждой поверхности МП, обеспечивающего заданную точность, шероховатость поверхностей и точность их относительного положения.
В зависимости от вида заготовки, требований к точности и качеству поверхностного слоя поверхность детали может быть получена в несколько рабочих ходов. Чтобы обеспечить однозначность
в определении МТО, условимся под МТО понимать такую совокупность технологических и вспомогательных переходов, в которой каждая поверхность МП обрабатывается за один рабочий ход.
В связи с этим необходимо уточнить понятие заготовительного
модуля поверхностей (МПз ), поскольку, если для детали имеется
заготовка, то и для МП тоже должна быть заготовка в виде соответствующего МПз .
Для определения размеров МПз нужно сначала рассчитать значения припусков, снимаемых с каждой поверхности в один рабочий ход, а затем, прибавляя припуски к размерам поверхностей
МП, сформировать чертеж МПз .
На практике часто, чтобы из заготовки получить ту или иную
поверхность детали требуемого качества, приходится припуск снимать в несколько рабочих ходов, тогда столько же будет и МП з .
В общем виде для получения МП требуется несколько последовательно обрабатываемых МПз :
МП ← МПз1 ← МПз2 ←. . . МПзn
где МПз1 — заготовительный модуль для получения МП; МПз2 —
заготовительный модуль для получения МПз1 ; МПз3 — заготови56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
тельный модуль для получения МПз2 ; МПзn — заготовительный
модуль на заготовке для получения МПзn−1 .
Надо отметить, что в этой схеме МПз по своей конструкции
могут отличаться от МП и друг от друга. Это зависит от конфигурации заготовки детали, способа получения МП, технологических
особенностей изготовления МП.
На практике часто к разным поверхностям одного наименования МП предъявляются разные требования к качественным показателям: точности, шероховатости, твердости и др. Это приводит к
тому, что разные поверхности МП должны изготовляться разными
методами или одним и тем же методом обработки, но с другим
режимом.
Рассмотрим примеры определения МПз .
Пример 1. На рис. 2.4 показана стенка корпусной детали, в которой нужно изготовить Б311, состоящий из торца и отверстия.
Рис. 2.4. Заготовительные модули под изготовление Б311
Пусть требования к точности торца ниже требований к точности отверстия. Тогда общий припуск с торца будет снят в соответствии с требованиями к точности, например, за один технологический переход, а с отверстия — за два технологических перехода.
На заготовке под изготовление Б311 имеется МПз Б311з2 , полностью повторяющий конструкцию Б311. После его обработки на
заготовке получим второй МПз Б311з1 , содержащий только отверстие, так как торец уже получен требуемого качества. После обработки второго МПз Б311з1 получим Б311 детали.
Следовательно, Б311з1 конструктивно отличается от модуля
Б311, поскольку содержат только одно отверстие.
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Поэтому последовательность обработки МПз для получения
МПБ311 выглядит так:
Б311 ← Б311з1 ← Б311з2 .
Пример 2. Пусть требуется изготовить в стенке корпуса модуль
Б211, (рис. 2.5), представляющий собой сочетание торца с резьбовым отверстием, где на заготовке имеется его МПз . Поскольку
для нарезания резьбы необходимо иметь в корпусе отверстие, МП з
перед получением Б211 должен быть с отверстием, т. е. Б311з1 .
Рис. 2.5. Заготовительные модули под изготовление Б211
С учетом этого технология изготовления Б211 будет включать
сначала изготовление Б311з2 из Б311з3 . Так как отверстие в заготовке отсутствует, то первым МПз будет Б311з3 с торцом и отверстием с диаметральным размером d = 0.
После обработки Б31133 получим МПз Б311з2 . Если принять
средний уровень точности изготовляемого Б211, то торец следует
обработать еще один раз. Тогда после обработки Б311з2 будет окончательно получен торец Б211, а следующий, третий МПз Б311з1
будет представлять собой только отверстие под изготовление резьбы. После обработки Б311з1 получим Б211 детали.
Из изложенного следует, что для изготовления Б211 его МПз
имеют другую конструкцию.
Таким образом, для изготовления одного МП в зависимости от
состава МПз могут быть применены разные МТО, причем они в
зависимости от МПз могут существенно отличаться друг от друга.
Изготовление всех поверхностей одного модуля на одной операции, за один установ позволяет избежать накопления погрешностей их относительного положения, а также повысить точность
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
относительного положения самого МП, так как за один установ
обеспечивается точность всех его координирующих размеров. Если
при этом обработка всех поверхностей МП осуществляется многоинструментной наладкой, то сократится и число настроек технологической системы.
Разработка МТО начинается с выбора методов обработки поверхностей МПз для получения МП. Выбираемый метод обработки
должен обеспечить требуемую точность, а также качество поверхностного слоя при наивысшей производительности.
Следует напомнить, что одним из преимуществ модульной технологии, является возможность группирования деталей, что увеличивает размер партии и позволяет использовать прогрессивные
ТП крупносерийного и массового производства в мелкосерийном
и даже в единичном производстве. Поэтому при разработке МТО
надо ориентироваться на методы, применяемые в крупносерийном
и массовом производствах. Для реализации таких методов в мелкосерийном и тем более в единичном производствах, необходимо
новое технологическое обрабатывающее оборудование, на создание которого требуется много времени, средств и труда. С учетом
этого параллельно нужно внедрять модульную технологию на действующем оборудовании с применением на станках единичного
и мелкосерийного производств многоинструментных наладок, а в
ряде случаев проводить частичную модернизацию станков.
Ориентация на существующее оборудование и конкретные
условия производства сужают универсальность МТО, но повышают их эффективность для данного производства. Если же разрабатывать МТО под новое оборудование, то критерии выбора методов
будут несколько иными.
Итогом разработки МТО является технологическая карта, где
указываются перечень и последовательность переходов, чертеж
МПз , режим обработки, затраты времени, инструмент и станок.
Модуль контроля МП представляет собой перечень переходов,
связанных с измерением качества изготовленных МП и в первую
очередь с измерением его погрешностей, с целью определения его
соответствия заданным допускам.
Итогом разработки МК является технологическая карта, в которой должны быть отражены контролируемые параметры, перечень
переходов, средства измерения, допуски и затраты времени.
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рассмотрим состав средств технологического оснащения на
модульном уровне: МПр, МСт, МИ, МКИ (cм. рис. 2.3).
МПр — это часть приспособления, реализующая схему базирования заготовки в соответствии с МТБ и схему ее зажима. В состав
МПр входят опорные элементы, образующие схему базирования и
зажимный механизм, реализующий схему зажима.
МСт — это часть станка, реализующая схему формообразующих движений его рабочих органов, обеспечивающую требуемый
закон относительного движения обрабатывающего инструмента и
заготовки в соответствии с МТО.
МИ — это часть инструментальной наладки, в которой в соответствии с МТО расположены все требуемые обрабатывающие
инструменты в заданном относительном положении и с заданной
точностью.
МКИ — это часть контрольно-измерительных средств в виде
совокупности средств для измерения и определения погрешностей
показателей качества МП.
Модуль МТс представляет собой технологическую систему, состоящую из МСт, МПр, МИ и МКИ для обработки МПз с целью
получения МП по заданному МТО.
В общем случае на технологической операции могут изготовляться несколько МП как по номенклатуре, так и по количеству.
В этом случае технологическая обрабатывающая система будет
содержать станок, инструментальную наладку, приспособление и
контрольно-измерительное устройство. Каждое из этих средств
представляет собой совокупность
соответствующих модулей и
P
обозначается
так:
станок
—
МСт,
инструментальная наладка —
P
P
МИ, приспособление
—
МПр
и контрольно-измерительное
P
устройство — МКИ.
Следует отметить, что конструктивно станок, приспособление,
инструментальная наладка и контрольно-измерительное устройство, как правило, не являются арифметической суммой соответствующих модулей.
Например, пусть на операции изготовляется несколько разных
МП. В этом случае ее инструментальная наладка должна представлять собой сумму МИ, но если в составе некоторых из МИ содержатся одинаковые инструменты, то наладка на операцию может
содержать сумму инструментов меньшую суммы инструментов
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
всех МИ. Аналогичная картина может быть и у других элементов технологической системы.
Наличие элементной базы технологического обеспечения на
модульном уровне является основой для разработки модульных
ТП. В случае ее отсутствия разработка процесса будет включать
разработку указанных выше модулей.
Прежде чем разрабатывать модульный ТП, необходимо переработать чертеж детали в чертеж детали как совокупности функциональных МП.
2.1.2. Построение чертежа детали как совокупности
функциональных модулей поверхности
Конструкция детали содержит три вида поверхностей: рабочие,
базирующие и связующие.
Рабочие поверхности предназначены для участия детали в рабочем процессе, например набор режущих поверхностей резца.
Базирующие поверхности используются для установки на детали других деталей и для установки самой детали в машине.
Связующая поверхность осуществляет связь между первыми
двумя видами поверхностей, образуя деталь как пространственное
тело.
Как уже отмечалось, деталь выполняет свое служебное назначение с помощью МП.
Таким образом, чертеж детали представляет собой совокупность функциональных МП.
Представление чертежа детали совокупностью МП начинается с выявления ее МП, для чего сначала выявляют образующие
их поверхности, пользуясь сборочным чертежом машины (узла), в
который входит деталь.
Выявление МП детали следует начинать с анализа функций
каждой поверхности детали и разделения их на рабочие, базирующие и связующие. Затем в каждой группе поверхностей на основе
установления их совместного участия в выполнении той или иной
функций детали формируются МПБ, МПР и МПС.
В процессе выявления МП детали каждому из них присваивается код согласно классификации видов МП, приведенной на
рис. 2.1.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Размерные связи МП на графе отражаются с помощью лучей
(ребер), которые показывают, между какими МП имеют место размерные связи и какие МП являются конструкторскими базами для
других МП.
Граф МП детали строится следующим образом (рис. 2.6): на
первом уровне располагается МПБ, выступающий в роли комплекта основных баз детали, на втором уровне размещаются МП, базой
которых является МПБ первого уровня. На третьем уровне размещаются МП, базами которых являются МП второго уровня, и так
далее до последнего МП.
Рис. 2.6. Пример графа МП детали
Модуль поверхностей является пространственной фигурой, и
его положение на детали определяется шестью размерами: тремя
линейными по трем координатным осям и тремя угловыми размерами, показывающими угловое положение МП относительно каждой координатной оси. Луч на графе, приведенном на рис. 2.6,
условно отражает все перечисленные размеры.
С помощью графа МП можно представить также уровень точности этих размеров, указав значения их допусков или квалитет.
На графе видны также конструкторские базы, для наглядности выделенные двойными кружками.
Таким образом, граф МП детали отражает структуру ее размерных связей на модульном уровне; с его помощью легко понять
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
внутреннее строение детали: состав МП, их номенклатуру, конструкторские базы, размерные связи МП и уровень точности как
самих МП, так и их относительного положения.
В качестве примера на рис. 2.7 представлен шестеренный насос
и его корпус с указанием составляющих его МП.
Для отражения связей между МП детали следует построить их
граф. В основе построения графа МП лежат их размерные связи,
определяющие относительное положение МП и их базы.
На рис. 2.8 показан граф МП корпуса шестеренного насоса,
изображенного на рис. 2.7. На первом уровне расположен модуль
1Б312, являющийся комплектом основных баз, которым насос базируется в изделии. Относительно модуля 1Б312 заданы следующие модули: непосредственно связанные с ним канавка (2С122),
цилиндрический поясок (4С122), фаска (5С122), канавка (6С22)
и торец (30С112). Относительно модуля 1Б312 должны располагаться также плоскость (22Б322) под крышку насоса, отверстие
(31Б311) под ось 2 ведущего зубчатого колеса (см. рис. 2.7), поверхность части контура (34С22) корпуса и поверхности (38С112,
36С22), образующие толщину стенки корпуса под его крепление.
Относительно модуля 8Б211 должны располагаться: канавка
(7С21), фаска (9С121), канал для масла (12Р121), непосредственно
связанная с ним поверхность (11С22), образующая стенку вокруг
8Б211.
Относительно модуля 31Б311 должны быть заданы непосредственно с ним связанные модули: отверстие (25Б311) под ось 8
зубчатого колеса 6 (см. рис. 2.7), плоскость (23Б312), отверстие с
торцом (28Б311) и контур (42Р21). Oтносительно торца (30С112)
задана фаска (3С122); относительно модуля 34С22 заданы четыре
резьбовых отверстия (32, 35Б211 с 34С22), определяющие положение крышки относительно корпуса, и цепочка модулей (39С112,
43С22, 47С112), образующих (41, 44Б211) замкнутый наружный
контур верхней части корпуса насоса.
Относительно модуля 36С22 заданы отверстия (37, 48С121) под
проход болтов и контур поверхностей (45С22), относительно которого располагаются отверстия (40, 46С121) для прохода болтов.
Cвязи остальных МП корпуса насоса устанавливаются аналогично.
63
Рис. 2.7. (Начало) Шестеренный насос и его корпус в модульном исполнении:
а — чертеж насоса; б — эскиз корпуса
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
64
Рис. 2.7. (Окончание)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.8. Граф функциональных МП корпуса шестеренного насоса
К чертежу детали может прикладываться таблица составляющих деталь МП с указанием их баз и координирующих размеров,
определяющих положение каждого МП.
2.1.3. Построение чертежа детали как совокупности
технологических модулей поверхностей
Этому этапу предшествует преобразование функциональных
модулей МП в технологические, которое начинается с формирования интегральных модулей поверхностей (МПИ).
Интегральные модули поверхностей формируют на основе анализа функциональных МП с точки зрения их изготовления, основываясь на законах технологии обработки.
Опытный конструктор при проектировании детали в какой-то
мере уже предусматривает технологию ее изготовления, вводя со66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ответствующие технологические поверхности. Поэтому у детали
встречаются поверхности, не относящиеся ни к одному из трех
классов МП, определяемых служебным назначением детали.
Появление на детали технологических поверхностей в одних
случаях объясняется стремлением повысить эффективность изготовления, а в других — стремлением обеспечить физическую возможность изготовления детали. Например, канавка (рис. 2.9, а) на
детали необходима в одном случае для выхода инструмента, а в
другом — для получения прямого угла между образующей цилиндрической поверхности и торцом. Другой пример: большая
протяженность базирующей поверхности типа двойной направляющей вызывает трудности обеспечения ее точности, в то время
как для выполнения ею своего служебного назначения достаточно иметь два цилиндрических пояска по краям этой поверхности
(рис. 2.9, б, в). Аналогичное решение можно наблюдать у деталей,
имеющих плоские поверхности большой площади. Здесь также
делают выборку поверхности (рис. 2.9, г), занижая ее по размеру,
тогда установочная база формируется только по периметру детали.
В этом случае тоже появляется связующая поверхность, связанная
с базирующим модулем, выполняющая роль технологической поверхности.
В ряде случаев появление технологических поверхностей обусловлено физической необходимостью для получения на детали
базирующих, рабочих или связующих поверхностей. Такими примерами являются: шпоночный паз, у которого только одна боковая
поверхность служит в качестве направляющей базы для лишения
детали одной степени свободы, а другая боковая поверхность и
дно паза, по существу, являются технологическими поверхностями (рис. 2.9, д); канавка для выхода резца при нарезании внутренней резьбы (рис. 2.9, е); скругление зубьев шестерен и звездочек
(рис. 2.9, ж); коническая поверхность в отверстии при сверлении
(рис. 2.9, з).
Нужно отметить, что не всегда конструктор на рабочих чертежах деталей предусматривает технологические поверхности, и
тогда технолог должен внести соответствующие коррективы в чертеж детали. Это будет проработкой детали на технологичность.
Из приведенных примеров следует, что между определенными
модулями поверхностей имеются тесные связи и их целесообразно
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.9. Примеры технологических поверхностей:
а — канавка; б — выточка на наружной поверхности; в — выточка на внутренней
поверхности; г — выборка на плоской поверхности; д — дно и боковая поверхность шпоночного паза; е — канавка для выхода резца; ж — поверхности зуба;
з — конусная поверхность от сверла
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
обрабатывать совместно на одной операции за один установ, так
же как все поверхности одного МП.
В связи с появлением технологических поверхностей возникает необходимость анализа МП на предмет их объединения в
соединение, которое называется МПИ.
Другой причиной объединения нескольких МП в МПИ является стремление сократить разнообразие модулей поверхностей.
Так как чем меньше разнообразия МП, тем меньшее разнообразие
средств технологического обеспечения требуется для изготовления
детали, а значит, обработка ее будет более эффективной.
Снижение разнообразия МП достигается, с одной стороны,
объединением нескольких МП в МПИ, конструкция которого подобна какому либо функциональному МП. С другой стороны, разнообразие сокращается за счет приведения разных функциональных МП, но совпадающих по своим конструкциям, к одному из
них.
Например, конструкции МПС часто бывают близки к конструкциям МПБ или МПР. В этих случаях целесообразно такие МПС
обозначать кодом МПБ или МПР, которому он подобен. При этом
следует их указывать со штрихом. Например, если конструкция
С122 подобна конструкции Б312, то вместо С122 на чертеже следует указывать Б0 312.
Однако подходить к формированию МПИ надо с особой осторожностью, так как произвольное объединение нескольких МП в
МПИ в угоду удобства изготовления или повышения производительности обработки может привести к неуправляемому росту их
разнообразия.
Систематизируя изложенное, можно отметить, что формирование МПИ должно осуществляться в следующих четырех случаях.
Случай 1 — когда МПИ образуются путем дополнения МПС к
базирующему неполному МПБ, в результате чего получается полный комплект баз.
Неполный комплект баз — это МТБ, оставляющий детали при
ее базировании одну или несколько степеней свободы [2].
Надо отметить, что среди МПБ больший процент характеризуется неполным комплектом баз, а среди МПС множество содержат
одну-две поверхности, к которым, как правило, не предъявляют высоких требований по точности. Это позволяет формировать МПИ,
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
добавляя к неполным комплектам баз МПБ недостающие поверхности в виде соответствующих МПС.
Но и в таких случаях не всегда объединение неполных МПБ
с МПС образуют МПБ в виде полного комплекта баз. Возможны
случаи, когда это объединение образует МПБ, который остается
неполным комплектом баз, но с меньшим числом недостающих
поверхностей. Это часто бывает, например, когда к Б312 или Б311,
содержащим только цилиндрическую поверхность, присоединяется МПС в виде торца. Примеры таких объединений МП приведены
на рис. 2.10.
Когда при объединении МП происходит дополнение к существующему МПБ, то сохраняется обозначение МПБ. Таким образом, приведенные на рис. 2.10, а, б объединенные МП будут соответственно обозначены Б0 312, Б0 311, т.е. со штрихом.
Cлучай 2 — когда физически какой-либо МП не может существовать без другого МП.
На рис. 2.10, в показан полный Б311, у которого одна боковая
поверхность шпоночного паза вместе с торцом и цилиндрическим
отверстием образуют Б311. Однако у паза имеются еще две плоскости, которые относятся к классу МПС и без которых не может
существовать боковая поверхность паза, выступающая в роли базы. Поэтому их следует объединить с Б311, получив ИБ311.
Cлучай 3 — когда к какому-либо МП добавляются технологические поверхности, без которых невозможно его изготовить принятым методом обработки. В этом случае объединенные МП обозначаются кодом МПИ с присвоением наименования того МП, к
которому добавляются другие МП. На рис. 2.10, г приведен пример
такого рода МПИ, часто встречающийся на практике.
Случай 4 — когда конструкция МПС повторяет конструкцию
МПБ или МПР и тогда МПС обозначается кодом последних, но со
штрихом.
Итак, формирование МПИ и МП0 происходит путем:
а) присоединения МПС, состоящих из технологических поверхностей, к МПБ или к МПР;
б) присоединения МПС в виде недостающих поверхностей к
неполным МПБ до образования полного (или неполного) комплекта баз;
в) объединения нескольких МПС, образующих типовую конструкцию МПБ или МПР;
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.10. Примеры МПИ, образованных дополнениями МПС к неполному МПБ:
а — Б0 312 = Б312 + С112; б — Б0 311 = Б311 + С112; в — Б311 = Б311 + С111 +
+ С111; г — Б311 = Б311 + С121
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) перекодирования МПС, конструктивно совпадающих с МПБ
или МПР.
Как показывает опыт, наиболее часто МПИ формируется путем
присоединения МПС к МПБ, реже к МПР.
Следует подчеркнуть, что при объединении МПИ и МП0 недопустимо разъединять поверхности, принадлежащие одному МП.
После преобразования функциональных МП в технологические (МПИ, МП0 ) необходимо выполнить чертеж детали как совокупность МП, МП0 и МПИ. При этом в связи с формированием
МПИ и МП необходимо провести корректировку координирующих
размеров и допусков, так как у присоединяемых МП изменились
конструкторские базы.
В качестве примера на рис. 2.11 показаны чертежи шестерни
вала коробки отбора мощности как совокупности функциональных МП (рис. 2.11, а) и как совокупности технологических модулей (рис. 2.11, б).
На этих чертежах в отличие от традиционной простановки размеров координирующие размеры, определяющие положение модулей, представляются отрезками, ограниченными с одной стороны
кружком, а с, другой — стрелкой, показывающей конструкторскую
базу модуля.
Такая простановка координирующих размеров помогает технологу при выборе технологических баз.
Чертеж детали из МП, МПИ может дополняться таблицей с
перечнем модулей, их базами и координирующими размерами.
2.2. Определение последовательности изготовления модулей
поверхностей, интегральных модулей поверхностей детали
и выбор технологических баз
Определение последовательности изготовления МП, МПИ
и выбор технологических баз — это две неразрывно связанные
задачи.
Конструкция детали и возможности станков накладывают
определенные ограничения на выбор последовательности изготовления как технологических поверхностей, так и МП, МПИ
детали.
С другой стороны, решение этих задач связано с эффективностью изготовления детали, которая на этом этапе определяется
72
Рис. 2.11. (Начало) Чертеж шестерни коробки отбора мощности как совокупности:
а — функциональных МП; б — технологических МП, МПИ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
73
Рис. 2.11. (Окончание)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
числом переустановок и разнообразием приспособлений, зависящих от числа и разнообразия МТБ.
В связи с изложенным выше решение задачи определения последовательности изготовления МП, МПИ детали должно обеспечить возможность их изготовления при минимальном числе комплектов технологических баз.
Исходными данными на этом этапе являются чертеж детали
как совокупность технологических модулей поверхностей и технические требования на деталь.
За оценку производительности изготовления детали примем
продолжительность ТП, которая учитывает только затраты времени на осуществление МТО.
Отметим, что изготовление МП, МПИ детали может осуществляться тремя способами: последовательно, последовательнопараллельно и параллельно, где наиболее производительным способом является последний. Поэтому желательно этот способ закладывать в разработку процесса изготовления детали.
Реализация этого способа предполагает использование принципа единства баз, когда изготовление всех МП, МПИ осуществляется от одного МТБ за один установ. Наличие одного МТБ способствует повышению обработки и эффективности обработки за счет
сокращения разнообразия приспособлений.
Если в качестве МТБ использовать поверхности детали, то потребуется еще один МТБ для подготовки первого МТБ.
Поэтому, чтобы осуществить полное изготовление детали от
одного МТБ, в качестве технологических баз надо создать у детали
специальные для этой цели поверхности.
Широко распространенным примером такого решения у деталей типа тел вращения являются центровые отверстия; у деталей
корпусного типа нередко под МТБ создаются специальные приливы, которые в конце ТП устраняются.
Недостатком изготовления детали от одного МТБ является ужесточение допусков на координирующие размеры тех МП и МПИ,
у которых конструкторские базы не совпадают с МТБ.
Если изготовить полностью деталь от одного МТБ не представляется возможным вследствие конструктивных особенностей
детали или ужесточения допусков на координирующие размеры
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
до такой степени, что их невозможно обеспечить, то придется увеличивать число МТБ и отказаться от возможности полной параллельной обработки. При этом надо стремиться, чтобы число МТБ
было минимальным. Теоретически любой МП, МПИ детали может
выступать в роли МТБ.
Рассмотрим методику выбора МП, МПИ в качестве МТБ.
Сначала в качестве МТБ выбирают МП, МПИ, относительно которых задано положение других МП, МПИ с такой высокой
точностью координирующих размеров, которая не допускает ужесточения допусков из-за смены баз.
В этом случае надо воспользоваться принципом совмещения
баз, поэтому конструкторские базы таких МП, МПИ надо сразу
принимать за МТБ.
Поиск таких претендентов на МТБ ведется на основе анализа графов МП, МПИ, которые показывают, какие МП, МПИ для
каких МП, МПИ выступают в роли конструкторских баз. Результаты поиска оформляют в виде столбцов, где на первом уровне
записывают МП, МПИ, выступающие в роли МПБ, а ниже — изготовляемые от них МП, МПИ, например,
3МП (1МТБ)
2МПИ (0,05 мм)
4МП (0,2 мм)
7МП (0,5 мм)
9МП (2МТБ)
8МП (0,5 мм)
14МП (0,06 мм)
15МПИ (1 мм)
16МПИ (0,6 мм)
21МП (0,3 мм)
и т. д. для всех МП, МПИ деталей. При этом в скобках около
каждого модуля детали, заданного относительно претендента на
МТБ, указываются значения допусков на координирующие размеры, определяющие положение модулей.
Эта информация необходима при выборе МТБ для оценки ожидаемого уровня точности относительного положения модулей в
случае смены баз.
Например, из приведенной выше записи столбцов видно, что
если при изготовлении модуля 2МПИ его технологическая база
не совпадет с 1МТБ, то допуск на его положение относительно
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
новой базы станет в два раза меньше, т. е. 0,025 мм. В результате
возникнет проблема в его достижении. Аналогично и у модуля
14 МП при смене МТБ будет достаточно жесткий допуск на его
относительное положение и поэтому тоже не желательно изменять
ему базу.
После принятия всех МП, МПИ, являющихся конструкторскими базами, в качестве МТБ надо из них выбрать наименьшее число
МТБ, относительно которых можно полностью изготовить деталь;
их поиск ведется следующим образом. Сначала надо выбрать из
числа претендентов такой МТБ, относительно которого можно изготовить наибольшее число МП, МПИ детали.
Например, сопоставляя 1МТБ (ЗМП) с 2МТБ (9МП) (см. приведенную выше запись столбцов), следует выбрать 9МП, так как
относительно него задано пять модулей (8МП, 14МП, 15МПИ,
16МПИ, 21МП), а относительно 3МП только три модуля.
Если среди претендентов окажется несколько модулей, относительно которых задано равное число МП, МПИ, то вначале по
каждому варианту рассчитываются допуски на относительное положение тех МП, МПИ, подлежащих изготовлению, у которых конструкторская база не совпадет с МТБ, и на этом основании из
возможных вариантов за МТБ принимают тот модуль, у которого:
1) допуски на относительное положение сменивших свою базу
МП, МПИ окажутся шире;
2) характеристики поверхностей соответствуют требованиям,
предъявляемым к базам по размерам, площадям, соотношениям
размеров;
3) возможен доступ к изготовлению всех МП, МПИ;
4) проще установка заготовки, проще приспособление.
После выбора первого МТБ (1МТБ) проверяется возможность
изготовления относительно него всех МП, МПИ детали.
Если остаются МП, МПИ, которые нельзя изготовить относительно 1МТБ вследствие невозможности доступа к ним или других
причин, то по такой же методике выбирается 2МТБ и так до тех
пор, пока не будут охвачены все МП, МПИ детали.
В итоге будет определен окончательный перечень МТБ, относительно которых можно изготовить все МП, МПИ детали, где за
каждым МТБ закреплены соответствующие группы МП, МПИ.
Теперь из перечня МТБ необходимо определить очередность
каждого МТБ в процессе изготовления детали и, таким образом,
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
последовательность изготовления групп МП, МПИ, закрепленных
за каждым МТБ.
При выборе очередности МТБ следует придерживаться известных рекомендаций:
1) вначале изготовляются МП, МПИ, содержащие наиболее ответственные поверхности;
2) далее изготовляются МП, МПИ, относящиеся к категории
второстепенных по уровню требований к точности и качеству поверхностей.
На основе проведенного анализа определяются очередность
применения МТБ и схема, на которой указывается последовательность МТБ, а под каждым МТБ столбиком записывается соответствующий перечень изготовляемых относительно него МП, МПИ,
например,
1МТБ
2МП
3МП
5МПИ
2МТБ
4МПИ
6МПИ
9МП
и т. д. для остальных МП, МПИ детали.
В результате получим в первом приближении последовательность изготовления детали.
Далее надо переходить к определению последовательности обработки заготовки, где учитываются вид заготовки, ее размеры,
имеющееся технологическое оборудование и др.
2.3. Определение последовательности обработки заготовки
Эта последовательность зависит от большого числа факторов,
и в первую очередь от того, насколько заготовка отличается от
детали. Их разница определяет значения припусков, подлежащих
съему с каждой поверхности детали.
В отличие от традиционной разработки ТП, когда определяют
припуски под изготовление отдельно каждой поверхности детали,
в данном случае определяют МПз , который необходимо обработать, чтобы получить требуемый МП или МПИ с заданным качеством.
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Под МПз , МПИз понимается конструкция МП или МПИ с увеличенными размерами на значение припуска по каждой поверхности модуля.
В зависимости от вида заготовки, ее размеров и требований к
качеству поверхностей детали поверхность может быть получена
за один или несколько рабочих ходов, а при модульном построении
ТП — обработкой одного или нескольких МПз .
Чтобы определить, какие МПз , МПИз и в каком количестве
надо обработать для получения каждого МП, МПИ детали, надо
вначале для каждого из них установить общий припуск.
Для этого после выбора метода получения заготовки и разработки ее чертежа необходимо в контур заготовки вписать контур
детали, который покажет распределение общего припуска по поверхностям детали.
Распределение припуска по поверхностям детали зависит от
того, как будет вписан контур детали в контур заготовки. А это
определяется выбором МТБ на первой операции, который обозначим 0МТБ.
При выборе 0МТБ решаются те же задачи, что и при разработке
традиционных ТП:
1) устанавливаются размерные связи между обрабатываемыми
и необрабатываемыми МП, МПИ;
2) распределяется фактически имеющийся припуск на обработку между поверхностями детали.
При решении второй задачи руководствуются следующими положениями:
а) необходимостью сохранения плотного однородного слоя материала на поверхностях детали, подвергающихся при ее эксплуатации интенсивным нагрузкам;
б) необходимостью равномерного распределения припуска на
охватывающих и охватываемых поверхностях.
Особенно важно обеспечить равномерный припуск на охватывающих поверхностях, так как борьба с влиянием на точность
обработки неравномерности припуска на внутренних поверхностях детали значительно затруднена вследствие низкой жесткости
инструмента, представляющего собой, как правило, конструкцию
консольного вида. В результате приходится снижать режимы обработки и увеличивать число проходов, что ведет к уменьшению
производительности обработки.
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
После выбора 0МТБ контур детали займет определенное положение по отношению к контуру заготовки, что позволит определить значения общих припусков, которые надо снять с каждой
поверхности каждого МП, МПИ детали.
Следующая задача состоит в определении числа МПз , МПИз
по каждому МП, МПИ детали.
Для этого надо идти от поверхностей детали к поверхностям
заготовки. Сначала по известным методикам рассчитывают припуски, которые необходимы для получения поверхностей детали
с заданным качеством; они и определяют первые заготовительные
модули — МПз1 , МПИз1 .
Если окажется, что суммарное значения припуска на детали
у этих поверхностей оказалась больше, то появляются дополнительные МПз2 , МПИз2 , которые должны быть обработаны, чтобы
получить МПз1 , МПИз1 . Если и в этом случае останется лишний
припуск, то определяются следующие МПз2 , МПз3 и так далее до
тех пор, пока не будет снят весь припуск.
При этом надо иметь в виду, что промежуточные МПз , МПИз
тоже должны отвечать соответствующим требованиям по качеству,
так как они рассматриваются как своего рода МП, МПИ детали,
естественно, с меньшими требованиями к качеству. Для них в банке данных должны быть соответствующие им МТО.
Таким образом, зная общий припуск, подлежащий съему с каждой поверхности МП, МПИ, и припуск под окончательную обработку, можно определить конструкции и число МПз , МПИз по
каждому МП, МПИ детали и записать полученные данные в виде
столбцов, например,
1МПИ
1МПИз1
1МПИз
2МП
2МПз
3МПИ
3МПИз1
3МПИз2
3МПИз
4МП
4МПз1
4МПз
и так далее, из которых следует, что для изготовления, например,
1МПИ детали надо обработать два МПз , для изготовления 2МП
— один заготовительный модуль, для изготовления 3МПИ — три и
для изготовления 4МП — два; заготовительные модули с индексами
«з» являются модулями на заготовке.
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Итак, число МПз , МПИз по каждому МП, МПИ детали зависит
от вида и размеров заготовки, требований к точности и качеству
поверхностей МП, МПИ и выбора 0МТБ.
Далее следует установить последовательность обработки МПзi ,
МПИзi с учетом МТБ. В качестве ориентира принимается схема
последовательности изготовления МП, МПИ детали (см. стр. 77).
Надо отметить, что ТП содержит не только МТО обработки
МПз , МПИз , но и технологические переходы, связанные с подготовкой технологических баз и термообработкой.
Поэтому, приняв за основу выбранную последовательность изготовления МП, МПИ детали, в процесс обработки заготовки надо
включать обработку заготовительных модулей, подготовку МТБ,
разделение обработки на предварительную и окончательную обработку и включение термообработки, если она предусматривается.
Разделение обработки на предварительную и окончательную
для получения МП, МПИ обусловлено целым рядом причин, вынуждающих включать между ними обработку МПз , МПИз других
МП, МПИ детали. Например, разделение обработки заготовки на
предварительную и окончательную в первую очередь касается изготовления МП, МПИ, отличающихся высокими требованиями к
качеству поверхностей и геометрической точности. Если для получения таких МП, МПИ надо обработать три или четыре их МПз ,
то осуществлять это на одной операции, как правило, не следует.
Это объясняется, во-первых, тем, что для достижения высокой
точности применяются высокоточные станки, на которых не рекомендуется обработка с большими режимами, и, во-вторых, тем, что
при наличии термообработки возможны последующие деформации заготовки, в результате чего может быть утеряна достигнутая
точность.
Если необходимо применять термообработку, то, во-первых, ее
надо включить на соответствующем этапе обработки заготовки и,
во-вторых, предусмотреть, если это требуется, последующую дополнительную операцию, связанную с устранением погрешностей,
обусловленных возникновением собственных деформаций заготовки.
Обычно в первую очередь приходится исправлять МТБ, которые будут использоваться при дальнейшей обработке.
С учетом изложенного уточняется последовательность формирования МП, МПИ, включающая обработку всех МПз и МПИз ,
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
при этом, как правило, обработка начинается с подготовки 1МТБ.
Тогда схема последовательности обработки заготовки примет вид
0МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБз
1МПИз2 1МПИз1 3МПз1 7МПИз3 7МПИз2
1МТБ
1МПИз1
1МПИ
3МП
2МТБ(3МП)
2МТБ
термо-
3МТБ
20 МТБ
2МПз2
4МПИз2
обра-
2МТБ
2МПз1
2МПз1
4МПИз1
ботка
0
2 МТБ
7МПИз2 7МПИз1
2МП
20 МТБ
20 МТБ
4МПИз1 7МПИз1
4МПИ
7МПИ
и т. д. В рамке указывается окончательно полученный МП или
МПИ детали в результате обработки заготовки, штрих у номера МТБ показывает, что используется тот же МТБ, но после его
исправления. В круглых скобках указывается полученный модуль
детали, выступающий в роли 2МТБ.
Как следует из приведенной выше схемы, последовательность
обработки заготовки представляется рядом столбцов, где каждый
столбец состоит из трех уровней. На верхнем уровне указан МТБ,
на втором уровне — обрабатываемый МПз и на третьем уровне —
МП, который получается в результате обработки; он может быть
или следующим МПз для дальнейшей обработки или готовым МП
детали.
Надо отметить, что каждому столбцу в схеме соответствует
свой МТО. Таким образом, схема последовательности обработки
заготовки отражает одновременно состав МТО и последовательность их осуществления.
На практике возможны разные варианты последовательности
изготовления одной и той же детали. Эта многовариантность является результатом влияния на эффективность изготовления детали
большого числа факторов, таких, как принятое технологическое
оборудование, совмещение обработки во времени разных МПз ,
МПИз , организационные факторы, влияние технолога, разрабатывающего процесс, и др.
В итоге определение последовательности обработки заготовки
носит в значительной степени творческий характер: технолог должен выбрать такой вариант, чтобы, с одной стороны, можно было
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
наиболее эффективно снять весь припуск при заданном качестве
детали, а с другой стороны, максимально использовать имеющиеся
технологические средства оснащения при минимальной необходимости создания новых.
При этом в процессе разработки схемы последовательности
обработки заготовки обязательно должны соблюдаться принципы
построения модульного ТП.
2.4. Разработка маршрутного технологического процесса
При разработке маршрутного ТП задача состоит в том, чтобы
на основании анализа последовательности обработки МПз , МПИз
заготовки, объединить их МТО в операции, сохранив установленную их последовательность.
Остановимся на основных положениях разработки маршрутного технологического процесса.
В качестве исходных данных выступают: последовательность
обработки заготовки, имеющееся технологическое оборудование,
такт выпуска деталей, габариты, масса заготовки и др.
Разделение последовательности обработки МПз , МПИз заготовки на операции диктуется: технологическими возможностями
применяемых станков для обработки МПз , МПИз ; наличием термообработки, требующей прерывания обработки заготовки, а в
некоторых случаях и исправления МТБ; прерыванием последовательности обработки из-за необходимости снятия остаточных напряжений, возникших в результате съема больших припусков или
термообработки; обеспечением заданного значения такта выпуска
деталей; ограничением доступа к изготовляемым МП, МПИ детали, обусловленным конструкциями изготовляемой детали, станков
и др.
Некоторые из перечисленных факторов частично учитываются
при разработке последовательности обработки заготовки.
При разработке маршрутного ТП необходимо обеспечить наивысшую производительность обработки. На производительность
обработки, как уже отмечалось, влияют в первую очередь структура ТП: последовательная, последовательно-параллельная и параллельная.
На производительность обработки большое влияние оказывает и число операций. С ростом числа операций увеличиваются
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
затраты времени на установку и снятие заготовки, на передачу
заготовки от станка к станку. Поэтому надо стремиться к минимальному числу операций. Однако такому решению препятствует
ряд ограничений.
Во-первых, современные технологические системы не всегда
позволяют осуществлять обработку всех МПз , МПИз и обрабатывать их параллельно.
Во-вторых, экономически нецелесообразно на одной технологической системе изготовлять МП, МПИ низкой и высокой точности, так как станки высокой точности нецелесообразно использовать при предварительной обработке.
В-третьих, ограничение накладывает значение такта при больших объемах выпуска деталей и др.
В результате в большинстве случаев структура маршрутного
ТП предусматривает наличие нескольких операций.
Итак, разработка маршрутного ТП представляет собой группирование обрабатываемых МПз , МПИз и их МТО в операции
с учетом изложенного выше и в соответствии с установленной
последовательностью обработки заготовки, дополненной МТО по
обработке МПз , МПИз и затратами времени (Т) каждого МТО, в
результате чего последовательность обработки приобретает вид
84
0МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБз
1МПИз2
1МПИз1
3МПИз1
7МПИз3
1МТБ
1МПИз1
МПИ
3МП
7МПИз2
МТО1
МТО2
МТО3
МТО4
МТО5
Т1
Т2
Т3
Т4
Т5
1МТБ
2МТБ(3МП)
2МТБ
термо-
3МТБ
7МПИз2
2МПз2
4МПИз2
обра-
2МТБ
7МПИз1
2МПз1
4МПИз1
ботка
20 МТБ
МТО6
МТО7
МТО8
МТО9
Т6
Т7
Т8
Т9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20 МТБ
20 МТБ
20 МТБ
2МПз1
4МПИз1
7МПИз1
2МП
4МПИ
7МПИ
МТО10
МТО11
МТО12
Т10
Т11
Т12
и т. д. Затем столбцы объединяются в операции по следующим
признакам: сначала по общности МТБ, затем по общности используемых станков.
Получив в начале перечень операций, далее определяют затраты времени путем суммирования Тi .
Если производство крупносерийное или массовое, где должен
быть обеспечен заданный такт выпуска деталей, то группирование столбцов в операции должно обязательно обеспечивать затраты времени, равные или кратные затратам времени по всем операциям.
В итоге группирования столбцов схемы последовательности
обработки заготовки будут сформированы операции:
2-я операция
1-я операция
3-я операция
ОМТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБ
1МТБз
2МПз2
2МПз1
5МПИз1
7МПИз3
7МПИз2
1МТБ
1МПИ31
1МПИ
3МП
7МПИз2
7МПИз1
МТО1
МТО2
МТО3
МТО4
МТО5
МТО6
Т1
Т2
Т3
Т4
Т5
Т6
4-я операция
5-я операция
6-я операция
2МТБ
2МТБ
термо-
3МТБ
2МПз2
4МПИз2
обра-
2МТБ
2МПз1
4МПИз1
ботка
20 МТБ
МТО7
МТО8
МТО9
Т7
Т8
Т9
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7-я операция
0
2 МТБ
20 МТБ
20 МТБ
2МПз1
4МПИз1
7МПИз1
2МП
4МПИ
7МПИ
МТО10
МТО11
МТО12
Т10
Т11
Т12
и т. д.
При формировании операций под каждую операцию необходимо подобрать соответствующий станок, способный изготовить
требуемые модули заданного качества по заданным МТО и с учетом габаритных размеров заготовки.
Решение этой проблемы зависит от постановки задачи в виде
двух вариантов, когда 1) в наличии имеется станочный парк или
2) разработка ТП предусматривает создание требуемого станочного оборудования.
Во втором случае можно построить ТП с лучшими характеристиками, поскольку нет ограничений по составу станков.
Ниже рассматривается первый вариант, когда задан станочный
парк (наиболее распространенный случай).
Подбор станков начинается с первой операции. Если при анализе окажется, что в станочном парке отсутствует станок, способный обработать на операции все закрепленные за ней конструкции
МПз , МПИз , то под эту операцию подбирается группа станков,
обеспечивающих их полную обработку. Тогда данная операция делится на несколько операций в соответствии с числом станков в
группе.
Аналогичному анализу подвергаются поочередно все последующие операции, в результате чего получается первый вариант
маршрутного ТП.
Полученный маршрутный ТП надо проанализировать по значениям штучного времени операции. Это особенно важно в условиях
крупносерийного и массового производства, когда требуется, чтобы затраты времени на операцию не превышали или равнялись
значению такта.
Если значение штучного времени окажется больше значения
такта, то эту операцию надо разделить на несколько операций для
соответствия заданному тракту.
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Следует отметить, что штучное время операции на этапе разработки маршрутного ТП определяется как сумма затрат времени
на обработку всех МПз , МПИз . А полное штучное время разработанной технологической операции будет несколько больше суммы
затрат времени на обработку МПз , МПИз , так как в последнем
случае не учитывается ряд вспомогательных переходов.
Для расчетов ожидаемых затрат времени на изготовление детали можно условно принять, что штучное время операции будет
на 10. . . 20 % выше затрат времени на обработку МПз .
Осуществив корректировку операций в соответствии со значением такта, получим в итоге маршрутный ТП.
2.5. Разработка технологической операции
Исходными данными для разработки технологической операции являются чертежи детали и заготовки, МТБ, изготовляемые
МП, МПИ детали, МПз , МПИз , их МТО, тип станка, такт выпуска, общее число изготовляемых деталей.
В результате разработки технологической операции должны быть выбраны модель станка, схема базирования заготовки,
приспособление, рассчитаны режимы обработки, выбраны марки материала режущего инструмента, его тип и характеристики,
определена последовательность обработки МПз , МПИз , выбраны
контрольно-измерительные средства, вспомогательный инструмент, метод настройки и поднастройки на заданную точность,
определены рабочие настроечные размеры и др.
При разработке технологической операции надо проверить совместимость технологических переходов всех МТО, уточнить режимы обработки и в случае надобности внести соответствующие
коррективы.
Для определения последовательности обработки МПз , МПИз
выбирают один из трех вариантов обработки: последовательная,
параллельная и последовательно-параллельная. Выбор варианта в
первую очередь зависит от величины серийности производства деталей.
При разработке традиционных ТП выбор станков осуществляют прежде всего по методу обработки (фрезерные, сверлильные
и т. д.) или комбинации методов обработки.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При разработке модульных ТП станки выбирают под изготовление МП, МПИ по заданным МТО и под выбранную структуру
процесса обработки и ориентируются на так называемую экономическую точность принятого метода обработки, характерную для
данного станка.
Осуществляя выбор станка, учитывают также уровень заданной шероховатости поверхностей МП, МПИ. Следует учитывать,
что шероховатость зависит и от режима обработки.
Мощность, жесткость и кинематические возможности станка
должны обеспечивать наивыгоднейшие режимы обработки. Иными словами, станок должен быть достаточно мощным и жестким,
чтобы он не ограничивал сечение снимаемой стружки (это особенно важно для предварительной обработки), и достаточно быстроходным, чтобы не пришлось снижать скорость резания. Это
особенно важно для окончательной обработки и учета современных тенденций по повышению скоростей обработки.
Производительность станка должна соответствовать заданной
программе выпуска деталей. При недостаточной производительности одного станка для заданной программы выпуска деталей может
потребоваться несколько станков. Соответственно увеличится число приспособлений и инструментов, количество рабочих, производственная площадь и т. д. В подобных случаях возникает задача о
возможности применения высокопроизводительных приспособлений или специальных станков.
Если, станок имеет чрезмерную производительность, то он не
будет полностью загружен. Применение станка повышенной производительности (многошпиндельного вместо одношпиндельного,
полуавтомата и т. п.) всегда должно быть достаточно обоснованно.
На заключительном этапе разработки модульного ТП заполняются технологические карты, примеры которых приведены на
рис. 2.12 — 2.14.
В заключение следует отметить, что модульный ТП объединяет
в себе преимущества единичного, типового и группового ТП, а его
применение позволит существенно снизить трудоемкость технологической подготовки производства и повысить производительность обработки.
Рис. 2.12. Маршрутная технологическая карта
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
89
Рис. 2.13. Операционная технологическая карта
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
90
Рис. 2.14. Технологическая карта МТО
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛИТЕРАТУРА
1. Соколовский А.П. Научные основы технологии машиностроения
/ А.П. Соколовский. М.-Л.: Машгиз, 1955.
2. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства: в 2 т. т. 1. Организация производства / С.П. Митрофанов. Л.: Машиностроение, 1983.
3. Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного
производства: в 2 т. т. 2. Проектирование и использование технологической оснастки металлорежущих станков / С.П. Митрофанов. М.:
Машиностроение, 1983.
4. Митрофанов С.П. Технология и организация группового машиностроительного производства: в 2 ч. ч. 1 / С.П. Митрофанов,
А.Г. Братухин, О.С. Сироткин. М.: Машиностроение, 1992.
5. Митрофанов С.П. Технология и организация группового машиностроительного производства: в 2 ч. ч. 2 / С.П. Митрофанов,
А.Г. Братухин, О.С. Сироткин. М.: Машиностроение. 1992.
6. Базров Б.М. Модульная технология в машиностроении. М.: Машиностроение, 2001.
7. Базров Б.М. Основы технологии машиностроения; учеб. для
вузов / Б.М. Базров. М.: Машиностроение, 2005.
8. ОК 012–93. Общероссийский классификатор изделий и конструкторских документов (классификатор ЕСКД). Классы 71–76. М.:
Изд-во стандартов, 1986.
9. ОК 021–95. Общероссийский технологический классификатор
деталей машиностроения и приборостроения. М.: ВНИИМНАШ,
1995.
10. Технология машиностроения: в 2 т. т. 1: Основы технологии машиностроения: учеб. для вузов / В.М. Бурцев, А.С.Васильев,
А.М. Дальский и др.; под ред. А.М. Дальского. М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 1997.
11. 8. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. т. 1 / под
ред. А.М. Дальского, А.Г. Косиловой, Р.К. Мещерякова, А.Г. Суслова.
М.: Машиностроение-1, 2001.
12. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств / А. Кофман.
М.: Радио и связь, 1982.
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 1. Разработка групповых технологических процессов и операций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.1. Технологическая классификация и группирование объектов
производства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Особенности проектирования групповых операций и наладок .
1.2.1. Групповая обработка на токарно-револьверных станках . . . . .
1.2.2. Групповая обработка на токарных автоматах . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2.3. Групповая обработка на станках с ЧПУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Проектирование групповых технологических операций на основе модели производственной среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.1. Производственная среда и ее элементы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3.2. Моделирование процессов наладки и переналадки станков .
1.3.3. Синтез групповых технологических операций на основе модели производственной среды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Глава 2. Разработка модульных технологических процессов . . . . . . .
2.1. Формирование исходных данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1. Модули средств технологического обеспечения . . . . . . . . . . . . .
2.1.2. Построение чертежа детали как совокупности функциональных модулей поверхности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.3. Построение чертежа детали как совокупности технологических модулей поверхностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2. Определение последовательности изготовления модулей поверхностей, интегральных модулей поверхностей детали и выбор
технологических баз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Определение последовательности обработки заготовки . . . . . . . .
2.4. Разработка маршрутного технологического процесса . . . . . . . . . .
2.5. Разработка технологической операции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
7
9
14
14
16
21
22
23
25
34
50
50
55
61
66
72
78
83
87
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное издание
Базров Борис Мухтарбекович
Диланян Рубек Завенович
Мельников Георгий Николаевич
ГРУППОВАЯ И МОДУЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИИ
Редактор О.М. Королева
Корректор М.А. Василевская
Компьютерная верстка В.И. Товстоног
Подписано в печать 02.11.2010. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 5,58. Тираж 200 экз. Изд. № 99.
Заказ
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ДЛЯ ЗАМЕТОК
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ДЛЯ ЗАМЕТОК
Документ
Категория
Технические науки
Просмотров
446
Размер файла
8 216 Кб
Теги
модульная, технология, групповая
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа